Green synthesis and characterization of Mesosphaerum suaveolens-loaded chitosan nanoparticles: An in vitro evaluation

No mundo da medicina moderna, os cientistas buscam constantemente materiais que possam entregar agentes curativos diretamente onde são necessários sem prejudicar o resto do corpo. Uma via promissora envolve nanopartículas, partículas minúsculas tão pequenas que milhares poderiam caber na cabeça de um alfinete. Essas estruturas minúsculas atuam como transportadores, capazes de deslizar através de barreiras biológicas e liberar sua carga dentro das células. Para tornar esses transportadores seguros e eficazes, os pesquisadores frequentemente recorrem à quitosana, uma substância natural derivada das carapaças de crustáceos. A quitosana é biocompatível, o que significa que o corpo a aceita bem, e é biodegradável, decompondo-se naturalmente após ter cumprido o seu trabalho. No entanto, a criação dessas nanopartículas geralmente requer produtos químicos agressivos que podem ser tóxicos. Uma abordagem mais nova e sustentável, chamada síntese verde, utiliza extratos vegetais em vez de produtos químicos industriais para construir essas partículas, esperando combinar os benefícios da natureza com a precisidade da nanotecnologia.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Annamalai e várias outras instituições na Índia estabeleceram o objetivo de testar essa abordagem usando uma planta medicinal específica conhecida como Mesosphaerum suaveolens. Esta planta, que pertence à família da hortelã, é usada há muito tempo na medicina tradicional por suas propriedades curativas. Os cientistas queriam ver se poderiam usar o extrato das folhas da planta para criar nanopartículas de quitosana e, então, verificar se essas novas partículas poderiam combater infecções, neutralizar radicais livres prejudiciais e impedir o crescimento de células cancerígenas. O objetivo deles era determinar se este método ecológico produzia um material que fosse não apenas estável, mas também biologicamente ativo o suficiente para ser útil no tratamento de doenças.

O processo começou com a coleta de folhas frescas da planta, lavando-as e secando-as em pó. Os pesquisadores ferveram esse pó em água para criar um líquido extrato claro, rico nos compostos naturais da planta. Eles então misturaram esse extrato com uma solução de quitosana, um polímero que atua como uma esponja para os compostos da planta. Para prender tudo, adicionaram uma substância chamada tripolifosfato de sódio, que atua como um agente de reticulação, fazendo com que a mistura se aglomere em pequenas partículas suspensas. A formação dessas nanopartículas foi confirmada visualmente quando o líquido claro se transformou em uma suspensão leitosa e turva. A equipe então centrifugou essa mistura em altas velocidades para separar as partículas do líquido, lavou-as e secou-as para criar um pó fino pronto para testes.

Para entender o que haviam criado, os cientistas examinaram as partículas usando diversas ferramentas diferentes. Quando fizeram a luz passar pela amostra, encontraram um pico distinto na faixa ultravioleta, confirmando que as nanopartículas haviam se formado com sucesso e estavam uniformemente distribuídas. Análises posteriores por espectroscopia de infravermelho revelaram que a superfície das partículas estava coberta por várias moléculas orgânicas da planta, como proteínas e fenóis, que atuavam como um revestimento protetor. Quando observaram as partículas sob um microscópio poderoso, viram que as formas eram irregulares e um tanto aglomeradas, um traço comum para partículas feitas por métodos biológicos. A análise química mostrou que as partículas eram compostas principalmente por carbono, nitrogênio e oxigênio, confirmando que o material orgânico da planta era integrante da estrutura.

Os pesquisadores então testaram se essas partículas poderiam agir como antioxidantes, que são substâncias que protegem o corpo contra danos causados por moléculas instáveis chamadas radicais livres. Eles misturaram as nanopartículas com soluções químicas específicas que mudam de cor quando os radicais livres são neutralizados. Os resultados mostraram que as partículas eram eficazes em interromper essas reações prejudiciais. Em uma concentração de 20 microgramas por mililitro, as partículas reduziram a atividade de um tipo de radical livre pela metade e, em 15 microgramas por mililitro, fizeram o mesmo para outro tipo. Embora uma vitamina padrão conhecida como ácido ascórbico tenha tido um desempenho ligeiramente superior, as nanopartículas à base de plantas ainda demonstraram uma forte capacidade de atuar como um escudo contra o estresse oxidativo.

Em seguida, a equipe investigou a capacidade das partículas de combater bactérias. Eles colocaram as nanopartículas em placas contendo quatro tipos diferentes de bactérias, incluindo linhagens que causam infecções de pele e aquelas que são resistentes a antibióticos comuns. Eles observaram que as nanopartículas criavam zonas claras ao redor dos poços de teste onde as bactérias não conseguiam crescer. O tamanho dessas zonas claras aumentava conforme a concentração de nanopartículas aumentava, mostrando um efeito dependente da dose. As partículas foram particularmente eficazes contra as bactérias Gram-positivas, que carecem de uma membrana externa resistente, mas também mostraram atividade significativa contra bactérias Gram-negativas, que possuem uma camada protetora mais complexa. Isso sugere que as nanopartículas podem romper as paredes celulares de vários micróbios prejudiciais.

Finalmente, os cientistas testaram as partículas em células de câncer de mama humanas cultivadas em uma placa de laboratório. Eles expuseram as células a diferentes quantidades de nanopartículas e mediram quantas células sobreviveram. Os resultados mostraram um padrão claro: conforme a quantidade de nanopartículas aumentava, o número de células cancerígenas vivas diminuía. Em uma concentração de 40 microgramas por mililitro, as partículas mataram metade das células cancerígenas. Para entender como isso aconteceu, os pesquisadores usaram uma técnica de coloração especial que permitiu visualizar as células sob um microscópio de fluorescência. Eles observaram que as células tratadas começaram a encolher e seus núcleos condensaram, que são sinais clássicos de apoptose, ou morte celular programada. A porcentagem de células passando por essa autodestruição aumentou drasticamente com doses mais altas, atingindo quase 90 por cento na maior concentração testada.

O estudo conclui que o uso do extrato foliar de Mesosphaerum suaveolens para criar nanopartículas de quitosana é um método bem-sucedido e ecológico. Essas partículas não são apenas estáveis, mas também possuem atividade biológica significativa, sendo capazes de combater radicais livres, inibir o crescimento bacteriano e induzir a morte de células cancerígenas. Os pesquisadores sugerem que esses achados destacam o potencial deste material sintetizado de forma verde para uso futuro na medicina, particularmente no desenvolvimento de novos tratamentos para infecções e câncer. No entanto, eles também observam que estes resultados baseiam-se em testes laboratoriais, e estudos adicionais em organismos vivos são necessários para confirmar plenamente sua segurança e eficácia para o uso humano.