PAMAM-PLGA nanocarrier as potential co-delivery system against liver cancer: in vitro studies

O câncer continua sendo um dos desafios mais persistentes para a saúde humana, uma doença definida por células que crescem e se dividem sem parar. Embora os médicos há muito dependam de cirurgia, radiação e drogas químicas para combatê-lo, esses tratamentos frequentemente lutam contra um problema difícil: eles podem prejudicar o tecido saudável tanto quanto o tumor. As drogas de quimioterapia, em particular, são como instrumentos rombos; elas circulam por todo o corpo, atacando células de divisão rápida em todos os lugares, o que leva a efeitos colaterais graves e muitas vezes falha em entregar uma dose alta o suficiente ao próprio tumor. Para resolver isso, os cientistas voltaram-se para a nanotecnologia, um campo que constrói máquinas microscópicas para transportar medicamentos diretamente para onde são necessários. Uma abordagem promissora envolve o uso de estruturas minúsculas, semelhantes a árvores, chamadas dendrímeros, que podem conter drogas em seus ramos, e o revestimento delas com plásticos biodegradáveis que protegem a carga e ajudam a deslizar pelas defesas do corpo. O objetivo é criar um sistema de entrega que libere seu medicamento apenas quando atingir o ambiente específico e ácido de um tumor, poupando o resto do corpo.

Em um estudo recente, pesquisadores se propuseram a construir tal sistema especificamente para o câncer de fígado, uma doença que causa centenas de milhares de mortes em todo o mundo. Eles focaram na linhagem celular HepG2, um modelo comum para o câncer de fígado humano, e projetaram um novo tipo de nanocarregador combinando dois materiais: um dendrímero poliamidoamina de geração 4 e um polímero biodegradável conhecido como PLGA. O dendrímero atua como um arcabouço com muitos ramos para segurar o medicamento, enquanto o revestimento de PLGA serve como uma casca protetora que reduz a toxicidade e ajuda a partícula a se mover através da corrente sanguínea. A equipe carregou este transportador com dois agentes diferentes de combate ao câncer: sorafenibe, uma droga que interrompe os sinais de crescimento do tumor, e curcumina, um composto natural com propriedades antioxidantes que pode ajudar a matar células cancerígenas. Ao testar essa combinação em um ambiente de laboratório, os pesquisadores visavam ver se a entrega de ambas as drogas juntas neste pequeno pacote seria mais eficaz e segura do que administrar as drogas isoladamente.

O primeiro passo foi confirmar se o nanocarregador havia sido construído corretamente. Usando várias ferramentas analíticas, a equipe examinou as ligações químicas e a forma física de sua criação. Eles descobriram que os dois materiais haviam se unido com sucesso e que as drogas estavam seguras dentro da estrutura. As partículas resultantes eram aproximadamente esféricas e mediam cerca de 231 nanômetros de diâmetro, um tamanho pequeno o suficiente para viajar através dos vasos sanguíneos, mas grande o suficiente para evitar serem filtradas muito rapidamente pelos rins. Quando os pesquisadores observaram as partículas sob um poderoso microscópio eletrônico, elas apareceram como formas globulares variando de 100 a 250 nanômetros, confirmando que a mistura era uniforme e estável. Eles também mediram quanto de droga o transportador podia conter, descobrindo que ele carregou com sucesso cerca de 5,7 por cento de sorafenibe e 4,4 por cento de curcumina por peso, uma quantidade promissora para um sistema de entrega deste tamanho.

Uma característica crítica deste novo sistema é como ele libera seu medicamento. No corpo humano, o sangue normal tem um nível de pH neutro, enquanto o ambiente dentro de um tumor é mais ácido devido ao crescimento rápido e ao metabolismo das células cancerígenas. Os pesquisadores testaram seu nanocarregador em soluções que mimetizavam essas diferentes condições. Em um ambiente neutro, semelhante ao sangue saudável, as drogas foram liberadas muito lentamente, com apenas uma pequena fração escapando nas primeiras duas horas. No entanto, quando o ambiente tornou-se ácido, mimetizando o interior de um tumor, a taxa de liberação aumentou significativamente ao longo do tempo. Embora apenas cerca de 7,8% de sorafenibe e 5,7% de curcumina tenham sido liberados nas primeiras duas horas mesmo em condições ácidas, a liberação acelerou conforme o tempo passava, atingindo mais de 50% para o sorafenibe e quase 59% para a curcumina em pH 5,0 dentro da mesma janela de duas horas observada no resumo da tendência, ou mais precisamente, o estudo observou que a liberação atingiu 51,6% para o sorafenibe e 58,9% para a curcumina em pH 5,0, demonstrando uma resposta clara à sensibilidade de pH, onde o transportador se abre para liberar o medicamento uma vez que atinge o microambiente ácido do câncer.

O verdadeiro teste do nanocarregador ocorreu quando os pesquisadores expuseram células de câncer de fígado a ele. Eles compararam os efeitos do transportador vazio, do transportador com apenas uma droga, do transportador com ambas as drogas e das drogas administradas sozinhas. Os resultados mostraram um padrão claro: o transportador vazio era seguro e não prejudicava as células. Os transportadores de droga única foram eficazes, mas o transportador contendo tanto o sorafenibe quanto a curcumina foi o mais poderoso. Após tratar as células cancerígenas com o transportador de dupla droga por 24 horas, o número de células vivas caiu para cerca de 21 por cento. Quando o tratamento continuou por 48 e 72 horas, a taxa de sobrevivência das células cancerígenas caiu ainda mais, para 9,4 por cento e 4,3 por cento, respectivamente. Em contraste, quando as mesmas células foram tratadas com as drogas puras sem o nanocarregador, muitas mais células sobreviveram, indicando que o sistema de entrega tornou as drogas muito mais eficazes em matar o câncer. Importante ressaltar que, quando os pesquisadores testaram o mesmo nanocarregador em células humanas normais, essas células permaneceram amplamente saudáveis, com taxas de sobrevivência mantendo-se acima de 78 por cento, sugerindo que esta abordagem poderia poupar o tecido saudável do dano normalmente causado pela quimioterapia.

Para entender como o nanocarregador matava as células cancerígenas, a equipe observou a atividade genética dentro das células. Eles mediram os níveis de genes específicos que controlam a morte celular, conhecida como apoptose. O estudo descobriu que o nanocarregador de dupla droga causou um aumento dramático na atividade de genes que desencadeiam a morte celular, tais como Caspase9, P53 e Bax. A atividade desses genes aumentou quase sete vezes em comparação com as células não tratadas. Ao mesmo tempo, o nanocarregador reduziu significativamente a atividade de Bcl2, um gene que atua como um escudo para prevenir a morte das células. Essa mudança na atividade genética confirma que o nanocarregador não está apenas parando o crescimento das células cancerígenas, mas está ativamente forçando-as à autodestruição. A combinação das duas drogas entregues juntas parece funcionar melhor do que qualquer uma das drogas isoladamente, criando um sinal mais forte para que as células cancerígenas morram, enquanto deixa as células normais amplamente intocadas.

Esta pesquisa demonstra que um nanocarregador feito de polímeros PAMAM e PLGA pode carregar com sucesso duas drogas diferentes para células de câncer de fígado em um ambiente de laboratório. O sistema provou ser capaz de proteger as drogas, liberá-las especificamente em condições ácidas e induzir uma forte resposta de morte em células cancerígenas, permanecendo seguro para células normais. O estudo sugere que esta abordagem de coentrega pode ser uma estratégia valiosa para melhorar o tratamento do câncer de fígado, oferecendo uma maneira de aumentar a eficácia de drogas existentes enquanto reduz seus efeitos colaterais. Embora esses achados estejam limitados a experimentos de laboratório e ainda não tenham sido testados em organismos vivos, eles fornecem uma base sólida para o desenvolvimento futuro de terapias direcionadas que poderiam um dia oferecer uma opção mais precisa e menos tóxica para pacientes enfrentando o câncer de fígado.