Nanobast�es de ouro modificados s�o aliados em tratamentos de doen�as

J� passou pela sua cabe�a que nanomateriais – part�culas cerca de um milh�o de vezes menor que um metro – podem salvar vidas por meio do diagn�stico e tratamento de doen�as? � o que aponta um artigo publicado na “Science”, um dos mais importantes peri�dicos cient�ficos do mundo.

O estudo, que tem contribui��o brasileira, aponta materiais nanotecnol�gicos como �teis � acelera��o da busca por drogas para o tratamento de doen�as como diabetes tipo 2, c�ncer de p�ncreas, Alzheimer e Parkinson.

Os nanobast�es de ouro modificados concretizados pelos pesquisadores poder�o, tamb�m, ser usados em testes mais precisos e baratos para diagn�stico precoce. Mas, o que s�o esses nanobast�es de ouro modificados e como eles podem, de fato, auxiliar no reconhecimento e tratamento de doen�as?

Andr� Farias de Moura, um dos autores da pesquisa e docente do Departamento de Qu�mica (DQ) da Universidade Federal de S�o Carlos (UFSCar), explica que esses nanobast�es de ouro s�o materiais bem conhecidos pela �rea da sa�de, mas que n�o s�o encontrados na natureza e quando modificados podem “ganhar” fun��es importantes.

“Eles funcionam como uma chave virgem, em que os chaveiros gravam em sua estrutura as ranhuras que fazem o segredo para que ela possa abrir uma fechadura espec�fica. No caso, os nanobast�es de ouro t�m uma superf�cie lisa, que n�o � espec�fica para qualquer mol�cula, mas podemos grudar mol�culas nessa superf�cie virgem e criar um par chave-fechadura espec�fico para alguma mol�cula de interesse, por exemplo um marcador de alguma doen�a, o que permitiria um diagn�stico mais preciso.”

Desse modo, essas pequenas estruturas, ao serem modificadas, podem se tornar um sensor altamente espec�fico e sens�vel para mol�culas presentes no corpo humano.

A partir disso, esse novo material permite o desenvolvimento de instrumentos para diagn�stico precoce das doen�as associadas � presen�a da forma alterada do pept�deo, capazes de permitir a leitura do resultado com uso de tecnologia t�o simples quanto a c�mera de um telefone celular.

%u201CEssas simula��es s�o extremamente complexas e s� foram poss�veis gra�as ao supercomputador Santos Dumont, o maior do Brasil e um dos maiores do mundo. � um exemplo de como � importante o investimento de longo prazo em ci�ncia, tecnologia e inova��o, mesmo em tempos de crise como vivemos agora%u201D

Andr� Farias de Moura, um dos autores da pesquisa e docente do Departamento de Qu�mica (DQ) da Universidade Federal de S�o Carlos (UFSCar)

“Toda doen�a faz com que o organismo humano produza subst�ncias que n�o est�o presentes em uma pessoa saud�vel ou em doses alteradas das que normalmente s�o encontradas no corpo saud�vel. Para este projeto, foi escolhida uma subst�ncia que est� presente no nosso corpo, chamada de pept�deo beta amiloide, que costuma apresentar n�veis elevados para v�rios tipos de c�ncer e cujo ac�mulo na forma de fibras e placas leva a doen�as como Alzheimer e Parkinson.”

Ele explica que todo o processo de modifica��o dos nanobast�es de ouro foi dimensionado para criar um mecanismo de chave-fechadura espec�fico para os pept�deos amiloides, criando um dispositivo que pode detectar a presen�a do pept�deo pelo monitoramento da passagem de luz circularmente polarizada pela amostra, especificamente na cor vermelha, o que permite realizar um teste simples: a amostra � colocada entre duas placas, chamadas de polarizadores, e se a luz vermelha conseguir passar pela amostra � sinal de que existe a forma do pept�deo beta amiloide associado com as doen�as.

Al�m disso, a intera��o com os nanobast�es de ouro acelera a agrega��o entre os pept�deos e, assim, o processo de forma��o de fibras e placas amiloides, resultando na possibilidade de modelos experimentais em que as drogas poder�o ser testadas em intervalo de tempo muito mais curto do que o necess�rio quando se usa modelos animais.

FUTURO O uso de nanomateriais em aplica��es m�dicas j� � uma realidade, inclusive de nanobast�es de ouro para aumentar a sensibilidade de diagn�sticos. Por�m, conforme ressaltado pelo pesquisador, h� um diferencial: “No nosso trabalho, conseguimos um aumento de sensibilidade da ordem de cinco mil vezes e, ao mesmo tempo, conseguimos modificar os nanobast�es para ficarem espec�ficos para esta mol�cula, que � marcador de v�rias doen�as.

Assim, aumentando a sensibilidade e a especificidade ao mesmo tempo, n�s conseguimos um sensor muito eficiente, com pouca chance de dar falsos positivos ou falsos negativos”.

E justamente por isso, Andr� Farias de Moura acredita que a descoberta poder� ajudar muito em estudos j� em andamento e para o futuro diagn�stico e tratamento de doen�as. “Quando o artigo � publicado em revista cient�fica, ele fica dispon�vel para pesquisadores de todo o mundo. Ent�o, o nosso resultado poder� ser usado por grupos de pesquisa que trabalham o diagn�stico de doen�as como c�ncer, diabetes tipo 2, Parkinson e Alzheimer.”

Mas, al�m de servir para diagn�sticos mais preciso, existe a possibilidade de uso em tratamentos. “A forma��o de fibras e placas amiloides est� relacionada ao desenvolvimento do Alzheimer, por exemplo, mas o processo � muito lento, o que dificulta avaliar a efic�cia de novas drogas. Nos nanobast�es de ouro modificados, a forma��o de fibras � acelerada para poucas horas, ent�o � poss�vel demonstrar em testes de laborat�rio se uma droga consegue inibir a forma��o das fibras e placas, a� ela pode ir para as pr�ximas etapas de avalia��o de seguran�a e efic�cia. Ou seja, poderemos ter a descoberta de rem�dios para essas doen�as relacionadas com os pept�deos amiloides em um tempo mais curto”, destaca.

Nesse cen�rio, o pesquisador lembra a import�ncia da contribui��o brasileira para os resultados adquiridos pelo estudo: “� muito importante salientar que, no Brasil, realizamos a simula��o computacional do nanomaterial, mostrando como mol�culas se organizam para produzir estas propriedades �nicas e �teis. Essas simula��es s�o extremamente complexas e s� foram poss�veis gra�as ao supercomputador Santos Dumont, o maior do Brasil e um dos maiores do mundo. � um exemplo de como � importante o investimento de longo prazo em ci�ncia, tecnologia e inova��o, mesmo em tempos de crise como vivemos agora”, diz.

No futuro, al�m das possibilidades apontadas, o docente destaca que pode ser poss�vel a adapta��o da plataforma para o diagn�stico e cria��o de tratamentos para outras doen�as, at� mesmo a pr�pria COVID-19, pela possibilidade de detec��o da prote�na Spike do v�rus ou de anticorpos. “� ci�ncia b�sica, que abre todo um leque de aplica��es at� mesmo para problemas sequer imaginados neste momento.”

O ESTUDO

Andr� Farias de Moura destaca que esse � um estudo complexo, que durou anos e envolveu muitas pessoas em v�rias partes do mundo e fontes de financiamento. “No nosso caso em espec�fico, significou uma equipe de 12 pessoas trabalhando ao longo de sete anos na China, nos Estados Unidos e no Brasil, com financiamento em todos esses pa�ses.”

“Essa demanda chegou em agosto de 2020, com a parte experimental pronta, no sentido de que sabiam o que funcionava, mas n�o o porqu�, do ponto de vista microsc�pico. Este � o papel mais nobre que a simula��o computacional pode ter, de preencher este tipo de lacuna, os porqu�s mais fundamentais”, conta o pesquisador.

A quest�o era entender o papel de cada um dos elementos presentes na s�ntese do novo material: nanobast�es, pept�deos e surfactante (subst�ncia presente em sab�es, xampus e produtos de limpeza). “As concentra��es de todos s�o muito baixas quando pensamos em volume, mas, em nanomateriais, costumamos dizer que a �rea � mais importante que o volume, e foi este o nosso foco, entender como as mol�culas se organizavam na superf�cie dos nanobast�es”, explica o pesquisador.

O docente da UFSCar juntou dois outros pesquisadores formados no Programa de P�s-Gradua��o em Qu�mica (PPGQ) da universidade e trabalharam por cerca de quatro meses para chegar aos resultados adquiridos atualmente. E os estudos n�o param por a�. “O nosso trabalho � uma prova de conceito, ele mostra como fazer uma s�rie de aplica��es. Isso � o que podemos chamar de pesquisa b�sica com foco em aplica��es.”

“Agora, outros grupos de pesquisa mais especializados em chegar aos produtos entram em campo, enquanto n�s voltamos nosso foco para outros projetos com essa caracter�stica de pesquisa b�sica. Obviamente, onde mais precisamos de novas tecnologias de diagn�stico, preven��o e tratamento � no enfrentamento � pandemia de COVID-19, ent�o estamos trabalhando em v�rias frentes de pesquisa para desenvolver nanomateriais desenhados especificamente para alvos do novo coronav�rus, inclusive de suas novas variantes com maior potencial infeccioso”, afirma.

*Estagi�ria sob a supervis�o da editora Teresa Caram