Créditos: Imagem: Christine Daniloff, MIT
Lesões traumáticas são a principal causa de morte nos EUA entre pessoas de 45 anos ou menos, e essas lesões são responsáveis por mais de 3 milhões de mortes por ano em todo o mundo. Para reduzir o número de mortes de tais lesões, muitos pesquisadores estão trabalhando em nanopartículas injetáveis que podem se concentrar no local de uma lesão interna e atrair células que ajudam a parar o sangramento até que o paciente possa chegar a um hospital para tratamento adicional.
Embora algumas dessas partículas tenham se mostrado promissoras em estudos com animais, nenhuma foi testada em pacientes humanos ainda. Uma razão para isso é a falta de informações sobre o mecanismo de ação e a segurança potencial de tais partículas. Para lançar mais luz sobre esses fatores, os engenheiros químicos do MIT realizaram agora o primeiro estudo sistemático de como as nanopartículas de polímeros de diferentes tamanhos circulam no corpo e interagem com as plaquetas, as células que promovem a coagulação do sangue.
Em um estudo com ratos, os pesquisadores mostraram que partículas de tamanho intermediário, com cerca de 150 nanômetros de diâmetro, eram as mais eficazes para parar o sangramento. Essas partículas também eram muito menos propensas a viajar para os pulmões ou outros locais fora do alvo, o que as partículas maiores costumam fazer.
“Com os nanosistemas, sempre há algum acúmulo no fígado e no baço, mas gostaríamos que mais do sistema ativo se acumulasse na ferida do que nesses locais de filtragem no corpo”, diz Paula Hammond, professora do MIT Institute , chefe do Departamento de Engenharia Química e membro do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT.
Hammond; Bradley Olsen, professor de engenharia química Alexander e I. Michael Kasser; e George Velmahos, professor de cirurgia da Harvard Medical School e chefe de trauma, cirurgia de emergência e cuidados intensivos cirúrgicos no Massachusetts General Hospital, são os principais autores do estudo.
A estudante de pós-graduação do MIT, Celestine Hong, é a principal autora do artigo, publicado na revista ACS Nano.
Efeitos de tamanho
As nanopartículas que podem parar o sangramento, também chamadas de nanopartículas hemostáticas, podem ser feitas de várias maneiras. Uma das estratégias mais utilizadas é a criação de nanopartículas feitas de um polímero biocompatível conjugado com uma proteína ou peptídeo que atrai as plaquetas, as células sanguíneas que iniciam a coagulação do sangue.
Neste estudo, os pesquisadores usaram um polímero conhecido como PEG-PLGA, conjugado com um peptídeo chamado GRGDS, para fazer suas partículas. A maioria dos estudos anteriores de partículas poliméricas para parar o sangramento se concentrou em partículas que variam em tamanho de 300 a 500 nanômetros. No entanto, poucos ou nenhum estudo analisaram sistematicamente como o tamanho afeta a função das nanopartículas.
“Estávamos realmente tentando ver como o tamanho da nanopartícula afeta suas interações com a ferida, que é uma área que não foi explorada com as nanopartículas de polímero usadas como hemostáticas antes”, diz Hong.
Estudos em animais mostraram que nanopartículas maiores podem ajudar a parar o sangramento, mas essas partículas também tendem a se acumular nos pulmões, o que pode causar coagulação indesejada. No novo estudo, a equipe do MIT analisou uma variedade de nanopartículas, incluindo pequenas (menos de 100 nanômetros), intermediárias (140 a 220 nanômetros) e grandes (500 a 650 nanômetros).
Primeiro, eles analisaram as partículas no laboratório, para estudar como elas interagem com plaquetas ativas sob uma variedade de condições. Um de seus testes mediu quão bem as partículas se ligavam às plaquetas à medida que as plaquetas fluíam através de um tubo. Neste teste, as menores nanopartículas resultaram na maior porcentagem de plaquetas ligadas. Em outro teste, eles mediram o quão bem as nanopartículas poderiam aderir a uma superfície revestida de plaquetas. Nesse cenário, as maiores nanopartículas aderiram melhor.
Em seguida, os pesquisadores fizeram uma pergunta um pouco diferente e analisaram quanto da massa aderida à superfície eram nanopartículas e quanto eram plaquetas, porque o objetivo final é atrair o maior número possível de plaquetas. Usando essa referência, eles descobriram que as partículas intermediárias eram as mais eficazes.
“Se você atrair um monte de nanopartículas e elas acabarem bloqueando a ligação das plaquetas porque se aglomeram, isso não é muito útil. Queremos que as plaquetas entrem”, diz Hong. “Quando fizemos esse experimento, descobrimos que o tamanho de partícula intermediário foi o que acabou com o maior conteúdo de plaquetas.”
Parando o sangramento
Os pesquisadores então testaram as três classes de tamanho de nanopartículas em camundongos. Primeiro, eles injetaram as partículas em camundongos saudáveis para estudar por quanto tempo elas circulariam no corpo e onde se acumulariam. Eles descobriram que, como visto em estudos anteriores, as partículas maiores eram mais propensas a se acumular nos pulmões ou em outros locais fora do alvo, e seu tempo de circulação era menor.
Trabalhando com seus colaboradores no MGH, os pesquisadores usaram um modelo de lesão interna em ratos para estudar quais partículas seriam mais eficazes para interromper o sangramento. Eles descobriram que as partículas de tamanho intermediário pareciam funcionar melhor e que essas partículas também apresentavam a maior taxa de acumulação no local da ferida.
“Este estudo sugere que as nanopartículas maiores não são necessariamente o sistema que queremos focar, e acho que isso não ficou claro no trabalho anterior. Poder voltar nossa atenção para essa linha de tamanho médio pode abrir algumas novas portas”, diz Hammond.
Os pesquisadores agora esperam testar essas partículas de tamanho intermediário em modelos animais maiores, para obter mais informações sobre sua segurança e as doses mais eficazes. Eles esperam que, eventualmente, essas partículas possam ser usadas como primeira linha de tratamento para parar o sangramento de lesões traumáticas por tempo suficiente para que um paciente chegue ao hospital.
“Essas partículas são destinadas a lidar com mortes evitáveis. Eles não são uma panacéia para sangramento interno, mas destinam-se a dar a uma pessoa algumas horas extras até que ela possa chegar a um hospital onde possa receber tratamento adequado”, diz Hong.
A pesquisa foi financiada pelo Escritório de Pesquisa do Exército dos EUA por meio do Instituto de Nanotecnologias de Soldados do MIT e do Departamento de Defesa.
Publicado em 17/02/2022 09h40
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