Nano spaghetti com almôndegas
(One of three first place winners of the the Science as Art competition at the 2009 MRS Spring Meeting. Submitted by Blythe G. Clark, Sandia National Lab., and Dan Gianola, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH)Essa foto está na última Newsletter da Materials Research Society. É uma imagem obtida pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e colorizada depois para ficar “artístico”. O “spaghetti” da foto nada mais é que uma coleção de nanofibras de ouro com 100 nm de diâmetro. As “almôndegas” são feitas de partículas de silício, com diâmetro de cerca de 1,5 micrometro.
Na microscopia eletrônica de varredura, feixes de elétrons são emitidos por um filamento capilar de tungstênio e incidem sobre a amostra. O resultado que vemos é a transcodificação da energia emitida pelos elétrons em uma imagem que reflete a “topografia” da amostra.
Buon appetito !
Aos participantes da XXXV SAEF – UFRGS
Os slides da parte 6 do curso “Conceitos e Aplicações Farmacêuticas da Nanotecnologia”: “Funcionalização de Nanopartículas para Vetorização de Fármacos” estarão disponíveis no site para download até 05/06/2009. Depois desse período, quem tiver interesse em adquirir o material, por gentileza entre em contato comigo por e-mail ou solicite-o na área de comentários desse post.
(Para obter uma cópia do material, clique no link “SAEF 2009” abaixo e, na nova página que abrir, clique em “Get File”)
Obrigada pela participação!
Reeditado em 05/06/2009: link para download removido
Melanoma: um alerta a todos (PARTE II)
Como eu já havia contado no post anterior, o melanoma é um câncer de pele dos mais letais e seu tratamento nas fases iniciais é cirúrgico. Nos seus estágios avançados, o tratamento é limitado à quimioterapia e à radioterapia. A quimioterapia em particular tem limitações devido à sua falta de seletividade e toxicidade severa. Isso remete à uma frase dita pelo pesquisador Chun Li , do University of Texas M.D. Anderson Cancer Center:
“A vetorização ativa de nanopartículas em tumores é o santo graal da nanotecnologia terapêutica para o câncer“.
Eu concordo com ele. A vetorização ativa de nanopartículas é uma das estratégias que mais se aproxima do ideal da Bala Mágica de Paul Erlich. Nessa estratégia, a nanopartícula é decorada (é esse mesmo o termo) com anticorpos, pequenas moléculas, etc, na sua superfície. Depois de administradas no organismo, essas nanopartículas se acumulam no sítio-alvo (no caso, o tumor), liberando o fármaco apenas ali, tal como um míssil teleguiado. Imaginem o impacto disso: se o fármaco fica apenas no tumor e não se espalha por outras regiões do organismo (como a quimioterapia usual), os efeitos colaterais que o paciente sofre são grandemente diminuídos.
Chun Li e colaboradoradores construíram nanopartículas de ouro e equiparam-nas com um peptídeo na sua superfície capaz de encontrar células de melanoma. Ao encontrar a célula de melanoma, a partícula é engolida pela célula e (literalmente) cozinha o tumor quando esse é exposto à luz infravermelha (que pode ser sentida como calor). O estudo foi feito em camundongos.
Um estudo menos recente, mas nem por isso menos interessante, foi realizado por pesquisadores do mesmo centro. Eles mostraram que um receptor particular de trombina (uma proteína do sangue) está presente em grande quantidade em células de melanoma. Quando ativado, esse receptor facilita as coisas para que ocorra metástase. Os pesquisadores prepararam lipossomas contendo um tipo de RNA capaz de impedir que a célula produza esse receptor (para saber mais sobre lipossomas, clique aqui). O lipossoma serviu ao seu propósito e liberou o RNA são e salvo no local do tumor. O crescimento do melanoma foi inibido e a incidência de metástases foi reduzida. Esse estudo também foi feito em camundongos.
Aliás, já disse alguém que se fossemos camundongos não morreríamos nunca, de tanto que já se estudou a cura de doenças nesses animais…..
É claro que esses ainda são só dois exemplos de estudos acadêmicos, mas quem sabe a próxima geração possa aproveitar os frutos da nanobiotecnologia e não precise passar por uma cirurgia de remoção do melanoma como a que me submeti, ou mesmo à severidade da quimioterapia tradicional em casos mais graves.
Lu, W., Xiong, C., Zhang, G., Huang, Q., Zhang, R., Zhang, J., & Li, C. (2009). Targeted Photothermal Ablation of Murine Melanomas with Melanocyte-Stimulating Hormone Analog-Conjugated Hollow Gold Nanospheres Clinical Cancer Research, 15 (3), 876-886 DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-08-1480
Villares, G., Zigler, M., Wang, H., Melnikova, V., Wu, H., Friedman, R., Leslie, M., Vivas-Mejia, P., Lopez-Berestein, G., Sood, A., & Bar-Eli, M. (2008). Targeting Melanoma Growth and Metastasis with Systemic Delivery of Liposome-Incorporated Protease-Activated Receptor-1 Small Interfering RNA Cancer Research, 68 (21), 9078-9086 DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-08-2397
Melanoma: um alerta a todos (PARTE I)
(fonte: http://www.ilhagrande.org/Praia-Camiranga)Eu faço parte daquele grupo de pessoas que vai à praia e o máximo de cor que pega é o vermelho-pimenta…. Nunca liguei muito para o fato até que, no início desse ano, recebi um diagnóstico que me fez cair pra trás:
“A Sra. tem melanoma maligno, está indicado aqui na biópsia”.
“Caramba! Mas eu só tenho 28 anos, nem pego tanto sol assim, como é que pode?”
Tanto pode que aconteceu. E eu tive muita sorte de detectá-lo no início, porque o melanoma é o câncer de pele mais grave devido à sua alta possibilidade de metástase. E eu que achava que era só uma pinta….
“A Sra. tem melanoma maligno, está indicado aqui na biópsia”.
“Caramba! Mas eu só tenho 28 anos, nem pego tanto sol assim, como é que pode?”
Tanto pode que aconteceu. E eu tive muita sorte de detectá-lo no início, porque o melanoma é o câncer de pele mais grave devido à sua alta possibilidade de metástase. E eu que achava que era só uma pinta….
O melanoma tem origem em células da pele chamadas melanócitos. A função dos melanócitos é produzir melanina, o pigmento que dá à pele sua cor natural. Quando a pele é exposta ao sol, os melanócitos produzem mais pigmento para protegê-la dos raios ultravioleta. A melanina é uma espécie de filtro químico natural. É por isso que a exposição ao sol nos deixa bronzeados (quanto mais melanina a pessoa tem, mais bronzeada ela fica – o que não quer dizer que só as pessoas muito claras correm risco de desenvolver melanoma). O incrível é que o melanoma pode surgir em áreas de pele não-expostas ao sol (aliás, esse foi o meu caso).
De acordo com o site do INCA, órgão do Ministério da Saúde do Brasil, deve-se suspeitar da transformação de uma pinta em melanoma quando ocorre um aumento no seu tamanho e uma alteração na sua coloração e forma (ela passa a ter bordas irregulares). Quando há metástase, o melanoma é incurável na maioria dos casos. Porém, quando os melanomas são detectados no início, são curáveis. A cirurgia é o tratamento mais indicado. Nessa cirurgia, retira-se não só a lesão, mas um bom pedaço de pele ao redor, para garantir. É como queijo com fungo em uma das bordas. Para aproveitar o resto bom, tira-se o pedaço com fungos mais uma “margem de segurança”.
Fiquei pensando se não haveria alguma alternativa à cirurgia (imaginem, por exemplo, se o melanoma aparece no rosto – a cicatriz resultante não é nada legal) ou tratamentos mais efetivos para os casos mais graves e encontrei alguns estudos (ainda em fase inicial) interessantes sobre o uso de nanobiotecnologia para a cura do melanoma.
De acordo com o site do INCA, órgão do Ministério da Saúde do Brasil, deve-se suspeitar da transformação de uma pinta em melanoma quando ocorre um aumento no seu tamanho e uma alteração na sua coloração e forma (ela passa a ter bordas irregulares). Quando há metástase, o melanoma é incurável na maioria dos casos. Porém, quando os melanomas são detectados no início, são curáveis. A cirurgia é o tratamento mais indicado. Nessa cirurgia, retira-se não só a lesão, mas um bom pedaço de pele ao redor, para garantir. É como queijo com fungo em uma das bordas. Para aproveitar o resto bom, tira-se o pedaço com fungos mais uma “margem de segurança”.
Fiquei pensando se não haveria alguma alternativa à cirurgia (imaginem, por exemplo, se o melanoma aparece no rosto – a cicatriz resultante não é nada legal) ou tratamentos mais efetivos para os casos mais graves e encontrei alguns estudos (ainda em fase inicial) interessantes sobre o uso de nanobiotecnologia para a cura do melanoma.
(Continua no próximo post)
Adendo em 08/06/2009: para quem quiser saber mais sobre os efeitos do sol na pele, sugiro um post do excelente O Médico e o Paciente, da Iara Grisi
“O ciclo de notícias da ciência” (PHDComics)
Essa charge (muito boa!) é a última do PHD Comics (link na coluna ao lado). Essa é pra lembrar dos impactos do “telefone-sem-fio” na divulgação científica ….
Vale a pena conferir outras charges do Jorge Cham, o autor do PHDComics. Ele consegue pescar detalhes da vida acadêmica de uma maneira muito perspicaz.
Abraço a todos
O pulo-do-gato que permitiu curar câncer usando remédio para artrite
O trabalho ainda está no prelo, mas os resultados são tão bacanas que gostaria de dividir com vocês aqui no Bala Mágica. Não, essa não é uma ego trip. Os resultados são de uma colega de laboratório, a Andressa. O trabalho em questão junta gliomas (que são um tipo de câncer maligno do sistema nervoso central que atinge em geral adultos jovens e pode matar em poucos meses) e indometacina (uma molécula antiinflamatória indicada para artrite, presente em medicamentos como o Indocid). Essas duas coisas não tinham nada a ver uma com a outra in vivo. Até agora.
Já havia sido demonstrado antes que a indometacina poderia matar as células cancerosas responsáveis pelo glioma em plaquinhas no lab. No entanto, nunca se soube de ninguém que tenha tomado indometacina até hoje e tenha se curado dessa doença, que pode causar convulsões, dor de cabeça, vômitos em jato, parestesias e hemianospia.
O estudo em questão mostrou que, quando a indometacina é incorporada nessas nanocápsulas, ela adquire a capacidade de atravessar a barreira entre o sangue e o cérebro. Esse foi o pulo-do-gato. Ao chegar no cérebro de ratos, a indometacina nanoencapsulada causou uma redução no tamanho dos tumores cerebrais. A indometacina pura, ao contrário, não fez nem cócegas. O primeiro grupo de ratos, que recebeu as nanocápsulas, viveu muito mais tempo que os outros grupos. Hoje em dia, o tratamento quimioterápico de gliomas causa muito sofrimento aos pacientes e seus benefícios são mínimos. O que se faz é retirar o tumor com cirurgia para descomprimir o cérebro e aliviar a hipertensão intracraniana. O problema é que quase sempre é impossível retirar todas as células afetadas e o câncer volta. Esse estudo abre uma nova perspectiva de tratamento quimioterápico de gliomas sem efeitos colaterais mais graves (os efeitos colaterais seriam os mesmos que os de outros remédios contendo indometacina).
Parabéns aos autores pelo excelente trabalho!
Já havia sido demonstrado antes que a indometacina poderia matar as células cancerosas responsáveis pelo glioma em plaquinhas no lab. No entanto, nunca se soube de ninguém que tenha tomado indometacina até hoje e tenha se curado dessa doença, que pode causar convulsões, dor de cabeça, vômitos em jato, parestesias e hemianospia.
O estudo em questão mostrou que, quando a indometacina é incorporada nessas nanocápsulas, ela adquire a capacidade de atravessar a barreira entre o sangue e o cérebro. Esse foi o pulo-do-gato. Ao chegar no cérebro de ratos, a indometacina nanoencapsulada causou uma redução no tamanho dos tumores cerebrais. A indometacina pura, ao contrário, não fez nem cócegas. O primeiro grupo de ratos, que recebeu as nanocápsulas, viveu muito mais tempo que os outros grupos. Hoje em dia, o tratamento quimioterápico de gliomas causa muito sofrimento aos pacientes e seus benefícios são mínimos. O que se faz é retirar o tumor com cirurgia para descomprimir o cérebro e aliviar a hipertensão intracraniana. O problema é que quase sempre é impossível retirar todas as células afetadas e o câncer volta. Esse estudo abre uma nova perspectiva de tratamento quimioterápico de gliomas sem efeitos colaterais mais graves (os efeitos colaterais seriam os mesmos que os de outros remédios contendo indometacina).
Parabéns aos autores pelo excelente trabalho!
P.S.: Saliento que esse é um estudo em fase pré-clínica (ou seja, em animais). Ainda há muito chão antes de um medicamento como esse chegar ao mercado.
Glossário
Parestesias: são sensações subjetivas da pele (ex., frio, calor, formigamento, pressão, etc.) que são vivenciadas espontaneamente na ausência de qualquer estímulo externo.
Hemianospia: perda da visão em metade ou um quarto do campo visual.
Referencia:
Bernardi, A., Braganhol, E., Jäger, E., Figueiró, F., Edelweiss, M., Pohlmann, A., Guterres, S., & Battastini, A. (2009). Indomethacin-loaded nanocapsules treatment reduces in vivo glioblastoma growth in a rat glioma model Cancer Letters, 281 (1), 53-63 DOI: 10.1016/j.canlet.2009.02.018
Nanopartículas e micróbios: um preço ecológico a pagar?
Pesquisadoras da University of Toledo, nos Estados Unidos, descobriram que nanopartículas de dióxido de titânio, adicionadas em alguns cosméticos e protetores solares, causam danos ao meio ambiente. O dióxido de titânio (TiO2) é um conhecido e eficaz filtro físico de protetores solares. Ele é capaz de espalhar parte da radiação solar (dúvidas? ler o post sobre espalhamento de luz), impedindo assim sua absorção pela pele. Ao contrário dos protetores solares tradicionais, que contem TiO2 microparticulado e deixam a pele esbranquiçada, esses novos protetores deixam uma película transparente na pele por conterem TiO2 nanométrico. A vantagem aqui é principalmente estética, porque ninguém gosta de passar protetor solar e ficar com aquela camada “branquinha” sobre o corpo. No entanto, depois de ser lavadas da pele, essas nanopartículas acabam parando nos mananciais. As pesquisadoras expuseram colônias de Escherichia coli (um tipo de bactéria comum em dejetos) a nanopartículas de dióxido de titânio e verificaram uma queda drástica no número de bactérias presentes ali, isso em menos de 1h. A morte desses microrganismos ocorreu porque as nanopartículas danificaram a membrana externa das bactérias (as bactérias literalmente “explodiram”).
Eu gostaria de salientar aqui algo importante: qualquer material que tenha atividade microbicida (tanto nanopartículas de TiO2 e prata quanto moléculas presentes em medicamentos antibióticos, entre outros) deve ser descartado de forma segura e seu efeito no meio ambiente não deve ser menosprezado. Todos concordam que não se deve parar de fabricar penicilina porque ela danifica a membrana externa das bactérias – sim, a penicilina também “explode” bactérias, esse é o seu mecanismo de ação como antibiótico. As próprias autoras do estudo citado acima deixaram claro que o resultado obtido foi preliminar e ainda não se sabe o que as nanopartículas de TiO2 podem fazer no meio ambiente “real”, que é muito mais complexo. As mesmas propriedades que tornam a nanotecnologia valiosa também são responsáveis por potenciais consequencias negativas para a saúde humana e para a ecologia. Nesse caso, a conclusão a se tirar é de que toda a informação deve ser avaliada de forma crítica: a discussão sobre os impactos da nanotecnologia no meio ambiente não deve ser apaixonada, mas sim técnica – do contrário, corremos o risco de criar polêmicas que apenas alimentam preconceitos.
(post sobre dados apresentados esse ano no 237 Encontro Nancional da American Chemical Society, USA – para ler mais, clique aqui)
Uma esperança para os portadores de osteoartrite
Rocky Tuan, chefe do Cartilage Biology and Orthopaedics Branch, National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (fonte: NIAMS)
As articulações estão entre as primeiras partes do corpo que indicam para você que a idade do “condor” (conhecem essa?) já está chegando. Desportistas também podem apresentar desgastes nas articulações pelo seu uso intenso. Os danos às cartilagens podem levar à osteoartrite, uma doença articular degenerativa que costuma atingir pessoas com mais de 65 anos. Não se sabe ao certo quais são as causas da osteoartrite, porém suas conseqüências são altamente debilitantes: dor na junta, dificuldade de movimentos e inflamação dos tecidos próximos. Um dos tratamentos para essa doença consiste no transplante de células denominadas condrócitos, naturalmente presentes nas cartilagens. Essas células são obtidas de uma articulação sadia, cultivadas em laboratório e injetadas no local afetado. O resultado é o desenvolvimento de um novo tecido na área desgastada – porém esse novo tecido é mais fibroso que a cartilagem normal e geralmente tem uma durabilidade baixa.
Em uma tentativa de realmente regenerar as cartilagens, Rocky S. Tuan (Musculoskeletal and Skin Diseases of the National Institutes of Health, USA) e colaboradores desenvolveram nanofibras feitas de um polímero biodegradável e biocompatível e células-tronco mesenquimais. Após ser introduzidas no corpo, essas nanofibras servem como moldes que permitem que a estrutura do tecido se regenere no formato adequado – as células-tronco se transformam em condrócitos, o polímero é consumido pelo organismo e a função da junta é restabelecida. Ainda há muito estudo a ser feito antes de essa tecnologia chegar com força no mercado. No entanto, as perspectivas são bem promissoras.
Para saber mais sobre células-tronco mesenquimais e artrite, leia também o artigo de revisão Mesenchymal stem cells in arthritic diseases, do grupo do R.S. Tuan- doi: 10.1186/ar2514
Glossário:
Células-tronco mesenquimais: são células-tronco retiradas de tecidos adultos, capazes de se diferenciar em células ósseas, das cartilagens, de gordura e musculares.
Células-tronco mesenquimais: são células-tronco retiradas de tecidos adultos, capazes de se diferenciar em células ósseas, das cartilagens, de gordura e musculares.
Referencia:
JANJANIN, S., LI, W., MORGAN, M., SHANTI, R., & TUAN, R. (2008). Mold-Shaped, Nanofiber Scaffold-Based Cartilage Engineering Using Human Mesenchymal Stem Cells and Bioreactor Journal of Surgical Research, 149 (1), 47-56 DOI: 10.1016/j.jss.2007.12.788
Se a gente não consegue ver as nanopartículas, como se faz para determinar o tamanho delas?
Quem pensou em microscópio eletrônico, acertou …. em parte. Antes de inventarem o microscópio eletrônico, já era possível determinar o tamanho de nanopartículas. Não acredita? Pois bem, uma brincadeira que todo mundo já fez na vida é olhar a dança das partículas de poeira suspensas no ar em um quarto na penumbra, com uma janela semi-aberta onde apenas alguns raios de sol possam passar (um amigo meu, quando era pequenininho, queria pegar um raio de sol desses de qualquer maneira – existe até uma foto do fato, mas essa é outra história). Alguém já se perguntou por que a poeira só é visível quando a luz incide sobre ela? Pois é, um físico da Grã-Bretanha chamado John Tyndall deve ter se perguntado justamente isso lá no século 19. Ele descobriu que as partículas de poeira refletem a luz. O que nós vemos não é a poeira em si, mas sim o efeito da luz sobre ela. Hoje chamamos esse fenômeno de efeito Tyndall.
Lord Rayleigh, o cientista que estudou o espalhamento de luz em partículas muito pequenas e, com isso, tornou possível determinar o tamanho de nanopartículas antes da construção do primeiro microscópio eletrônico.
Ah, mas a poeira do ar pode ser vista em microscópio óptico – portanto não é nanométrica! É verdade, mas John William Strutt, terceiro Barão Rayleigh e prêmio Nobel de física de 1904, descobriu um fenômeno parecido para partículas nanométricas. Lord Rayleigh percebeu não só que um feixe de luz pode ser espalhado por nanopartículas (que é quase a mesma coisa que refletido), mas também que a intensidade de luz espalhada depende do tamanho da nanopartícula e do ângulo de observação em relação ao feixe de luz que incide na amostra. A partir desse princípio, foi possível explicar porque o céu é azul (outra pergunta que todo mundo já se vez na vida). É esse fenômeno, chamado hoje de espalhamento Rayleigh, que os pesquisadores usam para determinar o tamanho de suas nanopartículas. Até porque ir correndo ao microscópio eletrônico no dia-a-dia de erros e acertos do lab, para contar um monte de nanopartículas em uma foto, além de mais trabalhoso (às vezes passa-se um turno inteiro tirando fotos de uma ou duas amostras) é bem mais caro.
Uma curiosidade: duas crateras, uma em Marte e outra na Lua, foram batizadas como Rayleigh em homenagem a esse Lord da ciência.
Caiu, ralou e infeccionou? Passa nanoprata que passa ……
CRÉDITOS: Eby and Johnson’s group (ACS Nano, 2009, 3 (4), pp 984-994)
O que a enzima lisozima extraída da clara de ovo e nanopartículas de prata têm em comum? Ambas podem matar micróbios. Que nanopartículas de prata são microbicidas, isso já é sabido há certo tempo. Do poder hidrolizante da lisozima então, nem se fala. Porém, os problemas ambientais envolvidos na produção e descarte das nanopartículas de prata é que são elas…. Foi aí que os pesquisadores americanos Matthew Eby e Glenn R. Johnson, da Air Force Research Laboratory at Florida’s Tyndall Air Force Base tiveram uma brilhante idéia: juntar lisozima e acetato de prata em metanol, expor à luz e… voilá! … foi desenvolvida uma técnica barata, simples e ambientalmente correta para preparar nanopartículas de prata antimicrobianas, capazes de inibir o crescimento de Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus anthracis e Candida albicans. Essas nanopartículas poderiam ser usadas em curativos, cremes e sprays antissépticos.
Quem leu os últimos posts do Bala Mágica pode estar pensando:
“- Ok, mas é seguro usar esse negócio?”
Parece que sim – as nanopartículas mostraram-se não-tóxicas em cultura de células de mamíferos em concentrações que mataram as colônias de micróbios.
Referência:
Eby, D., Schaeublin, N., Farrington, K., Hussain, S., & Johnson, G. (2009). Lysozyme Catalyzes the Formation of Antimicrobial Silver Nanoparticles ACS Nano, 3 (4), 984-994 DOI: 10.1021/nn900079e
Sobre a autora
Meu nome é Fernanda Poletto, sou farmacêutica com doutorado em química pela UFRGS. Há 8 anos observo o nano(bio)mundo, esse lugar estranho. Aqui há coisas tão pequenas que ninguém enxerga, mas todo mundo vê: o protetor solar é transparente, a quimioterapia não dá enjoo e o remédio que se toma dura muito mais no corpo. “Como costumava dizer meu pai, ser muito pequeno às vezes pode ser muito bom" (sim, Asimov também já andou por essas paragens).
Eis o que eu acho fascinante: no nano(bio)mundo tudo é pequeno, mas aqui o ser humano pode se tornar gigante.
Seja bem-vindo.
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