Estudo descobre que proteína reduz toxicidade do óxido de grafeno para administração de medicamentos

Um novo estudo descobriu maneiras de reduzir a toxicidade do óxido de grafeno (GO), uma folha ultrafina de nanomaterial derivada do grafite, estabelecendo as bases para seu uso como sistema de administração de medicamentos.

O professor Khuloud Al-Jamal, que liderou o estudo, disse: “Os pesquisadores estão incrivelmente entusiasmados com as potenciais aplicações médicas do grafeno desde que os experimentos com o nanomaterial foram reconhecidos com o Prêmio Nobel de Física em 2010. No entanto, as preocupações com a toxicidade continuam sendo um obstáculo consistente.”

“Neste estudo, introduzimos métodos químicos para tornar o GO mais bioamigável e desvendamos a ligação entre proteínas na corona e o perfil de segurança do GO. Mais importante, mostramos que métodos in silico podem prever com precisão a toxicidade em camundongos, oferecendo maneiras de substituir o uso de animais. Estou orgulhoso deste esforço de equipe entre continentes entre o Reino Unido, Hong Kong, China e os EUA”, disse o Professor Al-Jamal, Professor de Administração de Medicamentos e Nanomedicina e Chefe de Desenvolvimento de Medicamentos.

O óxido de grafeno (GO) é uma folha ultrafina derivada do grafite. É semelhante ao grafite de lápis, mas inclui átomos de oxigênio anexados, tornando-o compatível com água. Suas propriedades físicas e químicas únicas significam que ele tem uma alta capacidade de transportar antibióticos e medicamentos anticâncer, entre outros, bem como atingir células específicas, tornando-o um sistema de administração de medicamentos potencialmente eficaz.

Quando o GO entra no corpo, ele interage com proteínas encontradas em fluidos biológicos como plasma e fluido cerebrospinal. Essa interação leva à formação de um revestimento endurecido de proteínas — também conhecido como corona de proteína — ao redor do GO que influencia o comportamento e a toxicidade do nanomaterial.

Portanto, para aproveitar com segurança esse sistema de administração de medicamentos, são necessárias pesquisas significativas para alterar a superfície do GO, ou seu método de administração, e aliviar seu efeito tóxico dentro do corpo.

Um novo estudo multidisciplinar, publicado em ACS Nanofoi capaz de revelar as circunstâncias que fazem com que a corona conduza a toxicidade. Usando esse conhecimento, os pesquisadores subsequentemente investigaram e identificaram proteínas na corona que mitigaram com sucesso a toxicidade do GO, criando potencial para seu uso como um sistema de administração de medicamentos e estabelecendo as bases para injetáveis ​​e implantes feitos de nanomateriais.

Dois tipos de folhas de GO com novas modificações químicas foram testados para ver como elas se ligam à proteína corona e seu impacto no corpo mais amplo. Os resultados de modelos de camundongos mostraram que folhas com um revestimento de baixa proteína causaram danos mais graves ao fígado e aos pulmões, bem como sinais de aumento de marcadores moleculares de inflamação e toxicidade sanguínea. Isso foi mais aparente em modelos de camundongos com sistemas imunológicos normais e funcionais.

A análise detalhada das descobertas permitiu que os pesquisadores identificassem padrões consistentes ligando os revestimentos de proteína aos seus efeitos tóxicos em camundongos. Eles descobriram que o aumento da quantidade de corona levou à redução da toxicidade do GO, com análises posteriores identificando proteínas-chave dentro dele que também poderiam mitigar a toxicidade do nanomaterial.

Essa abordagem multidisciplinar, que abrange química, materiais 2D, proteômica, modelagem matemática e pesquisa animal, é um grande passo à frente para a potencial aplicação prática do GO como um sistema de administração de medicamentos e outros nanomateriais.