Nanobastões de ouro modificados são aliados em tratamentos de doenças

Já passou pela sua cabeça que nanomateriais – partículas cerca de um milhão de vezes menor que um metro – podem salvar vidas por meio do diagnóstico e tratamento de doenças? É o que aponta um artigo publicado na “Science”, um dos mais importantes periódicos científicos do mundo.

O estudo, que tem contribuição brasileira, aponta materiais nanotecnológicos como úteis à aceleração da busca por drogas para o tratamento de doenças como diabetes tipo 2, câncer de pâncreas, Alzheimer e Parkinson.

Os nanobastões de ouro modificados concretizados pelos pesquisadores poderão, também, ser usados em testes mais precisos e baratos para diagnóstico precoce. Mas, o que são esses nanobastões de ouro modificados e como eles podem, de fato, auxiliar no reconhecimento e tratamento de doenças?

André Farias de Moura, um dos autores da pesquisa e docente do Departamento de Química (DQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), explica que esses nanobastões de ouro são materiais bem conhecidos pela área da saúde, mas que não são encontrados na natureza e quando modificados podem “ganhar” funções 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 específica. No caso, os nanobastões de ouro têm uma superfície lisa, que não é específica para qualquer molécula, mas podemos grudar moléculas nessa superfície virgem e criar um par chave-fechadura específico para alguma molécula de interesse, por exemplo um marcador de alguma doença, o que permitiria um diagnóstico mais preciso.”

Desse modo, essas pequenas estruturas, ao serem modificadas, podem se tornar um sensor altamente específico e sensível para moléculas presentes no corpo humano.

A partir disso, esse novo material permite o desenvolvimento de instrumentos para diagnóstico precoce das doenças associadas à presença da forma alterada do peptídeo, capazes de permitir a leitura do resultado com uso de tecnologia tão simples quanto a câmera de um telefone celular.

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André Farias de Moura, um dos autores da pesquisa e docente do Departamento de Química (DQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)

“Toda doença faz com que o organismo humano produza substâncias que não estão presentes em uma pessoa saudável ou em doses alteradas das que normalmente são encontradas no corpo saudável. Para este projeto, foi escolhida uma substância que está presente no nosso corpo, chamada de peptídeo beta amiloide, que costuma apresentar níveis elevados para vários tipos de câncer e cujo acúmulo na forma de fibras e placas leva a doenças como Alzheimer e Parkinson.”

Ele explica que todo o processo de modificação dos nanobastões de ouro foi dimensionado para criar um mecanismo de chave-fechadura específico para os peptídeos amiloides, criando um dispositivo que pode detectar a presença do peptídeo pelo monitoramento da passagem de luz circularmente polarizada pela amostra, especificamente na cor vermelha, o que permite realizar um teste simples: a amostra é colocada entre duas placas, chamadas de polarizadores, e se a luz vermelha conseguir passar pela amostra é sinal de que existe a forma do peptídeo beta amiloide associado com as doenças.

Além disso, a interação com os nanobastões de ouro acelera a agregação entre os peptídeos e, assim, o processo de formação de fibras e placas amiloides, resultando na possibilidade de modelos experimentais em que as drogas poderão ser testadas em intervalo de tempo muito mais curto do que o necessário quando se usa modelos animais.

FUTURO O uso de nanomateriais em aplicações médicas já é uma realidade, inclusive de nanobastões de ouro para aumentar a sensibilidade de diagnósticos. Porém, conforme ressaltado pelo pesquisador, há um diferencial: “No nosso trabalho, conseguimos um aumento de sensibilidade da ordem de cinco mil vezes e, ao mesmo tempo, conseguimos modificar os nanobastões para ficarem específicos para esta molécula, que é marcador de várias doenças.

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

E justamente por isso, André Farias de Moura acredita que a descoberta poderá ajudar muito em estudos já em andamento e para o futuro diagnóstico e tratamento de doenças. “Quando o artigo é publicado em revista científica, ele fica disponível para pesquisadores de todo o mundo. Então, o nosso resultado poderá ser usado por grupos de pesquisa que trabalham o diagnóstico de doenças como câncer, diabetes tipo 2, Parkinson e Alzheimer.”

Mas, além de servir para diagnósticos mais preciso, existe a possibilidade de uso em tratamentos. “A formação de fibras e placas amiloides está relacionada ao desenvolvimento do Alzheimer, por exemplo, mas o processo é muito lento, o que dificulta avaliar a eficácia de novas drogas. Nos nanobastões de ouro modificados, a formação de fibras é acelerada para poucas horas, então é possível demonstrar em testes de laboratório se uma droga consegue inibir a formação das fibras e placas, aí ela pode ir para as próximas etapas de avaliação de segurança e eficácia. Ou seja, poderemos ter a descoberta de remédios para essas doenças relacionadas com os peptídeos amiloides em um tempo mais curto”, destaca.

Nesse cenário, o pesquisador lembra a importância da contribuição brasileira para os resultados adquiridos pelo estudo: “É muito importante salientar que, no Brasil, realizamos a simulação computacional do nanomaterial, mostrando como moléculas se organizam para produzir estas propriedades únicas e úteis. Essas simulações são extremamente complexas e só foram possíveis graças ao supercomputador Santos Dumont, o maior do Brasil e um dos maiores do mundo. É um exemplo de como é importante o investimento de longo prazo em ciência, tecnologia e inovação, mesmo em tempos de crise como vivemos agora”, diz.

No futuro, além das possibilidades apontadas, o docente destaca que pode ser possível a adaptação da plataforma para o diagnóstico e criação de tratamentos para outras doenças, até mesmo a própria COVID-19, pela possibilidade de detecção da proteína Spike do vírus ou de anticorpos. “É ciência básica, que abre todo um leque de aplicações até mesmo para problemas sequer imaginados neste momento.”

O ESTUDO

André Farias de Moura destaca que esse é um estudo complexo, que durou anos e envolveu muitas pessoas em várias partes do mundo e fontes de financiamento. “No nosso caso em específico, 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 países.”

“Essa demanda chegou em agosto de 2020, com a parte experimental pronta, no sentido de que sabiam o que funcionava, mas não o porquê, do ponto de vista microscópico. Este é o papel mais nobre que a simulação computacional pode ter, de preencher este tipo de lacuna, os porquês mais fundamentais”, conta o pesquisador.

A questão era entender o papel de cada um dos elementos presentes na síntese do novo material: nanobastões, peptídeos e surfactante (substância presente em sabões, xampus e produtos de limpeza). “As concentrações de todos são muito baixas quando pensamos em volume, mas, em nanomateriais, costumamos dizer que a área é mais importante que o volume, e foi este o nosso foco, entender como as moléculas se organizavam na superfície dos nanobastões”, explica o pesquisador.

O docente da UFSCar juntou dois outros pesquisadores formados no Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) da universidade e trabalharam por cerca de quatro meses para chegar aos resultados adquiridos atualmente. E os estudos não param por aí. “O nosso trabalho é uma prova de conceito, ele mostra como fazer uma série de aplicações. Isso é o que podemos chamar de pesquisa básica com foco em aplicações.”

“Agora, outros grupos de pesquisa mais especializados em chegar aos produtos entram em campo, enquanto nós voltamos nosso foco para outros projetos com essa característica de pesquisa básica. Obviamente, onde mais precisamos de novas tecnologias de diagnóstico, prevenção e tratamento é no enfrentamento à pandemia de COVID-19, então estamos trabalhando em várias frentes de pesquisa para desenvolver nanomateriais desenhados especificamente para alvos do novo coronavírus, inclusive de suas novas variantes com maior potencial infeccioso”, afirma.

*Estagiária sob a supervisão da editora Teresa Caram