Ionotropic Gelation Synthesis of Berberine Loaded Alginate Nanoparticles with Physicochemical Characterization and Multifunctional Biological Activities

A natureza frequentemente fornece as ferramentas mais eficazes para a cura, escondidas nas raízes e caules de plantas comuns. Uma dessas substâncias é a berberina, um composto amarelo brilhante encontrado em plantas como o barberry, que cientistas há muito sabem possuir uma ampla gama de poderes medicinais. Ela pode combater infecções, reduzir o inchaço no corpo e até retardar o crescimento de células cancerígenas. No entanto, apesar do seu potencial, a berberina enfrenta um obstáculo significativo: o corpo humano tem dificuldade em absorvê-la. Quando tomada como uma pílula padrão, grande parte dela passa pelo sistema digestivo sem ser utilizada, ou decompõe-se rápido demais para ser eficaz. Além disso, entregá-la diretamente na corrente sanguínea pode ser difícil porque a substância não se dissolve bem em água e pode, por vezes, irritar o intestino. Para resolver este problema, os investigadores estão a recorrer ao campo da administração de fármacos, especificamente utilizando pequenos transportadores chamados nanopartículas. Estas são esferas microscópicas, tão pequenas que milhares poderiam caber na cabeça de um alfinete, desenhadas para agir como veículos protetores. Elas podem carregar um medicamento com segurança através do corpo, protegendo-o da decomposição e libertando-o lentamente ao longo do tempo, garantindo que o fármaco chegue ao lugar certo e permaneça lá tempo suficiente para funcionar.

Num estudo recente, uma equipa de cientistas da Universidade de Ciências Médicas de Semnan, no Irão, propôs-se a criar um novo tipo destes pequenos veículos especificamente para a berberina. Eles escolheram construir os seus transportadores a partir de alginato de sódio, uma substância natural derivada de algas castanhas que é segura para o corpo e decompõe-se facilmente. Os investigadores utilizaram um método chamado gelação ionotrópica, que é essencialmente um processo de mistura de dois líquidos para formar contas sólidas, semelhantes a uma gelatina. Eles dissolveram o extrato de algas e a berberina em água, depois pingaram cuidadosamente esta mistura numa solução contendo cloreto de cálcio. À medida que as gotas atingiam o cálcio, endureciam instantaneamente em nanopartículas minúsculas e arredondadas, aprisionando a berberina no seu interior. Para ajudar a manter estas partículas estáveis e uniformes durante a sua criação, a equipa também adicionou uma pequena quantidade de mel natural, que atuou como estabilizador antes de ser lavado. O resultado foi um lote de esferas microscópicas, cada uma aproximadamente do mesmo tamanho, carregadas com o medicamento e prontas para serem testadas.

Os investigadores verificaram primeiro se a berberina estava realmente dentro das partículas e se a estrutura era sólida. Confirmaram que o fármaco foi bem aprisionado, com quase 92 por cento da berberina inicial terminando dentro das nanopartículas. Também mediram como as partículas se comportavam num líquido, descobrindo que carregavam uma ligeira carga elétrica negativa, o que as ajuda a manterem-se afastadas umas das outras em vez de se aglomerarem. A descoberta mais promissora, no entanto, foi a forma como o fármaco saía das partículas. Em vez de despejar todo o medicamento de uma só vez, o que é um problema comum com muitos transportadores de fármacos, estas esferas de alginato libertavam a berberina muito lentamente. Ao longo de um período de duas semanas, apenas cerca de 10 por cento do fármaco foi libertado. Esta libertação lenta e constante é exatamente o que os médicos procuram, pois significa que o medicamento pode permanecer num nível terapêutico no corpo durante muito tempo sem necessidade de doses frequentes.

Com as propriedades físicas confirmadas, a equipa passou para a fase de observar como estas partículas interagiam com células vivas. Testaram as nanopartículas em dois tipos de células: células saudáveis formadoras de osso e células cancerígenas que crescem no osso. Quando expuseram as células ósseas saudáveis às partículas, as células permaneceram fortes e ativas, com mais de 70 por cento de sobrevivência mesmo em altas concentrações do fármaco. Isto sugeriu que o transportador em si era seguro e não prejudicava o tecido normal. Mais importante ainda, os investigadores descobriram que as partículas carregadas de berberina na verdade incentivavam as células ósseas saudáveis a amadurecer e a construir osso. Numa concentração específica, as partículas estimularam as células a produzir mais proteínas e minerais necessários para formar tecido ósseo duro. Isto indica que o sistema de entrega não só protegeu o fármaco, como também ajudou a que funcionasse melhor no estímulo do crescimento ósseo.

O estudo também analisou a capacidade das partículas em combater a inflamação e o cancro. Quando os investigadores introduziram as partículas num cenário concebido para mimetizar um ambiente inflamado, observaram uma redução nos sinais químicos que causam o inchaço. As partículas foram particularmente eficazes em baixar os níveis de um marcador inflamatório específico, sugerindo que poderiam ajudar a acalmar tecidos irritados. Quando testadas contra células cancerígenas, as partículas mostraram uma forte capacidade de impedir o crescimento das células. As células cancerígenas expostas às partículas tornaram-se menos ativas e acabaram por morrer, com o efeito tornando-se mais forte quanto mais tempo as células eram expostas. Isto confirmou que as nanopartículas podiam entregar com sucesso a berberina nas células cancerígenas, onde ela poderia desempenhar o seu papel. A equipa também verificou a eficácia com que as partículas entravam nas células, utilizando um microscópio potente para tirar fotografias. Eles viram as pequenas esferas não apenas sentadas na superfície das células, mas efetivamente dentro delas, provando que o sistema de entrega estava a funcionar conforme pretendido para levar o medicamento onde ele era necessário.

Finalmente, os investigadores testaram se estas partículas poderiam combater bactérias, uma preocupação comum nas infeções ósseas. Expuseram dois tipos de bactérias às partículas: uma que é geralmente mais fácil de matar e outra que é mais resistente. As partículas mostraram uma capacidade moderada de travar o crescimento da bactéria mais fácil e um efeito ligeiro na mais resistente. Embora não tenham eliminado completamente as bactérias no curto período do teste, os resultados foram consistentes com a natureza de libertação lenta das partículas. Como o fármaco foi libertado gradualmente e não de uma só vez, a concentração inicial não foi alta o suficiente para matar as bactérias instantaneamente, mas manteve uma presença que poderia ser útil ao longo de um período mais longo. O estudo conclui que estas nanopartículas à base de algas são uma forma segura e eficaz de transportar berberina. Elas protegem o fármaco, libertam-no lentamente e ajudam a que funcione melhor contra problemas relacionados com os ossos, inflamação e cancro, oferecendo um novo caminho promissor para tratar condições onde o corpo necessita de um fornecimento constante e duradouro de medicamento.