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Biotecnologia/Tecnologia/Ciências

Partícula imita complexidade biológica de células e tecidos vivos

17/08/2011

Nova tecnologia do MIT pode levar a uma melhor distribuição de drogas e tecidos artificiais que imitam estruturas naturais

 

Minúsculas partículas feitas de polímeros são grande promessa para a construção de tecidos artificiais e na distribuição de drogas. No entanto, os métodos de produção atuais para tais micropartículas produz um conjunto limitado de formas e só podem ser feitas com certos materiais, restringindo a utilidade.

Em um avanço que poderia expandir as aplicações de tais partículas, os engenheiros do Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveram uma maneira de fazer micropartículas de quase todas as formas, usando um pequeno molde que muda de forma, em resposta à temperatura. Eles também podem colocar precisamente as drogas em diferentes compartimentos das partículas, tornando mais fácil controlar o tempo de liberação da droga ou organizar as células em diferentes camadas para criar tecido artificial que imita a estrutura dos naturais.

A nova técnica, descrita em um artigo publicado online no Journal of the American Chemical Society, também permite aos pesquisadores criar micropartículas a partir de materiais mais diversificados, de acordo com o principal autor do trabalho, o estudante Halil Tekin, graduando em engenharia elétrica e ciência da computação.

Atualmente, a maioria das distribuições de partículas de drogas e células encapsuladas por microgels é criada usando fotolitografia, que conta com luz ultravioleta para transformar polímeros líquidos em um gel. No entanto, esta técnica pode ser usada apenas com certos materiais, como o polietileno glicol (PEG). Além disso a luz ultravioleta pode danificar as células.

Outra maneira de criar micropartículas é encher um minúsculo molde com um gel, carregando moléculas da droga ou células e, em seguida, resfriá-lo até que assuma a forma desejada. No entanto, este processo não permite a criação de múltiplas camadas.

A equipe de investigação do MIT, liderada pelos professores Ali Khademhosseini e Robert Langer, superou esse obstáculo com a construção de micromoldes de um material sensível à temperatura, que encolhe quando aquecido.

O molde é preenchido primeiro com um gel líquido que contém um tipo de célula ou de droga. Depois que o gel se solidifica, o molde é aquecido e as paredes em torno do gel sólido se encolhem, afastando-se do gel e criando um espaço extra para ser adicionada uma segunda camada. O sistema também pode ser modificado para incorporar camadas adicionais" , diz Tekin.

Segundo Tekin, até agora os pesquisadores criaram partículas cilíndricas e cúbicas, bem como partículas longas e listradas, e muitas outras formas devem ser possíveis. O material de partida foi um gel feito a partir do açúcar agarose.

As partículas longas e listradas seriam úteis para os tecidos alongados, tais como as fibras cardíacas, músculo esquelético ou tecido neural. Neste estudo, os pesquisadores criaram partículas listradas com uma primeira camada de células do tecido conjuntivo (fibroblastos), rodeada por uma camada de células formadoras de vasos sanguíneos (endoteliais). Os pesquisadores também criaram partículas cúbicas e cilíndricas, em que as células do fígado foram encapsuladas na primeira camada, rodeada por outra camada de células endoteliais. Esse arranjo pode replicar com precisão o tecido hepático.

Géis também podem ser incorporados com proteínas que ajudam a se orientar em células de uma estrutura desejada, como um tubo que poderia formar um capilar. Os pesquisadores também estão planejando criar partículas que contêm colágeno.

Eventualmente, os pesquisadores esperam usar esta técnica para construir tecidos e órgãos, mesmo grandes e inteiros. Alguns destes tecidos poderiam ser usados em laboratório para testar o potencial de novas drogas. "Se pudermos criar tecidos 3D, que sejam realmente funcionais e imitem o tecido nativo, eles vão dar as respostas certas às drogas. Isso poderia acelerar o processo de descoberta de medicamentos e diminuir os custos porque seriam necessárias experiências com poucos animais", explica Tekin.

 
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Publicado por: Dra. Shirley de Campos
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