Nanopartícula aumenta em até 10 vezes a eficiência de antibiótico

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma nanopartícula que, ao ser injetada na corrente sanguínea, é capaz de carrear moléculas de antibiótico diretamente até bactérias Escherichia coli. No local da infecção, o material adere à parede do microrganismo e libera o medicamento de forma controlada, aumentando em até 10 vezes a eficácia do tratamento.

A inovação foi desenvolvida com apoio da FAPESP no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas. Colaboraram cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Os resultados foram descritos na revista Advanced Functional Materials e renderam destaque na capa do periódico.

“A resistência a antibióticos é um problema de saúde pública global. Uma das soluções é criar novas formas de eliminar as bactérias, e as nanopartículas podem ser uma opção. O problema é que esses microganismos têm uma parede celular muito pouco complexa e, por isso, não há muitos pontos de ancoragem, ou seja, locais em que a nanopartícula possa se ligar e agir”, explicou à Agência FAPESP Mateus Borba Cardoso, pesquisador do CNPEM e coordenador do trabalho.

O grupo de Campinas trabalha no desenvolvimento de nanopartículas que possam ser usadas para combater, além de bactérias, vírus e células tumorais (leia mais em: agencia.fapesp.br/31786).

No estudo recém-divulgado, o antibiótico tetraciclina foi encapsulado em nanopartículas de sílica revestidas com uma camada de gluconamida, um tipo de carboidrato. A formulação foi então colocada para interagir in vitrocom bactérias E. coli, usadas como modelo de estudo.

“A parede bacteriana é constituída por moléculas de lipopolissacarídeo, um carboidrato complexo. Procuramos outro tipo de carboidrato capaz de se ligar à parede e a gluconamida se mostrou a melhor opção”, contou Cardoso.

Segundo o pesquisador, a ideia é promover uma ação seletiva, atingindo diretamente as bactérias e liberando uma dose de medicamento suficiente para eliminá-las. Em tese, tal estratégia ajudaria a evitar o surgimento de microrganismos resistentes ao medicamento.

Na comparação com as formas mais comuns de administração da droga, a nanopartícula mostrou-se de cinco a 10 vezes mais eficiente para eliminar as bactérias.

“O protocolo convencional prevê administrar uma dose do fármaco suficiente para circular por várias partes do organismo até atingir as bactérias. Grande parte do princípio ativo é degradada durante o caminho e só uma fração realmente chega ao alvo. Com a nanopartícula o tratamento foi otimizado”, explicou o pesquisador.

O artigo tem como primeira autora Larissa Brentano Capeletti, que realizou o trabalho no LNNano-CNPEM durante estágio de pós-doutorado, com apoio da FAPESP.

Partículas invisíveis

Para obter evidências de que a nanopartícula chegaria às bactérias depois de injetada na corrente sanguínea, os pesquisadores precisavam testar se ela seria reconhecida e eliminada pelo sistema imune.

“Um grande desafio quando uma nanopartícula está no sangue é passar incólume por proteínas especializadas em detectar invasores. Elas se ligam a corpos estranhos para indicar aos mecanismos de defesa o alvo a ser eliminado. Quando isso ocorre, o tratamento não se efetiva”, disse Cardoso.

Uma das vantagens da gluconamida é não interagir com essas proteínas de defesa. Testes feitos com soro fetal bovino, modelo usado para mimetizar as proteínas do sangue humano, mostraram que a nanopartícula não induzia a formação de coroas, aglomerado de proteínas que sinalizam a invasão. Tal resultado sugere que a nanopartícula não seria detectada pelo sistema imune.

Além desse teste, os pesquisadores submeteram a nanopartícula a amostras de sangue humano. A interação não causou efeitos nos glóbulos vermelhos, indicando que a nanopartícula não é tóxica. A mesma partícula sem o revestimento de gluconamida, por sua vez, mostrou-se prejudicial às células sanguíneas.

O grupo trabalha agora no aprimoramento estrutural da nanopartícula. O objetivo é garantir que, após a liberação do medicamento no local da infecção, o material se degrade e possa ser eliminado do organismo.

O artigo Gram-Negative Bacteria Targeting Mediated by Carbohydrate–Carbohydrate Interactions Induced by Surface-Modified Nanoparticles (doi: 10.1002/adfm.201904216), de Larissa Brentano Capeletti, Jessica Fernanda Affonso de Oliveira, Lívia Mesquita Dias Loiola, Flávia Elisa Galdino, Denys Ewerton da Silva Santos, Thereza Amélia Soares, Raul de Oliveira Freitas e Mateus Borba Cardoso, pode ser lido em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904216.
 

Agência FAPESP