Covid-19: nanopartículas são alternativa promissora contra esta e outras doenças

Como resultado das pesquisas realizadas desde o início da pandemia, um grupo de cientistas do Conselho Superior de Pesquisa Científica (Csic), da Espanha, encontrou atividade antiviral contra o Sars-Cov-2 em nanopartículas de óxido de ferro e oxihidróxido.

Essa descoberta significa que essas nanopartículas podem ser utilizadas no tratamento e prevenção de infecções virais causadas por coronavírus, especialmente aquelas espécies relacionadas à chamada síndrome respiratória aguda grave, como Sars-CoV e Sars-CoV-2, e síndrome respiratória do Oriente Médio, o MersCoV. Essas nanopartículas revestidas podem, portanto, fornecer proteção contra o coronavírus e representar um novo tratamento para a Covid-19. Mas suas aplicações médicas não terminam aí. 

Os resultados, realizados em culturas de células e publicados em agosto no  Journal of Nanobiotechnology sugerem que o estresse oxidativo e a interferência no metabolismo intracelular do ferro que produzem podem ser a causa de seu efeito antiviral. Isso também sugere que a replicação do vírus pode depender dos níveis de ferro intracelular.

Estudos anteriores haviam identificado que as nanopartículas de óxido de ferro tinham um efeito antiviral contra o vírus influenza, razão pela qual pesquisadores do Csic, do Centro Nacional de Biotecnologia (CNB-Csic) e do Instituto de Ciência dos Materiais de Madri (Icmm-Csic) iniciaram uma colaboração para estudar se as nanopartículas de óxido de ferro e oxihidróxido também podem ter atividade antiviral contra o Sars-CoV-2.

“Graças à possibilidade de controlar sua distribuição corporal, sua fácil detecção por várias técnicas de imagem médica, sua biocompatibilidade e o baixo custo de sua produção, os óxidos de ferro magnéticos na forma de nanopartículas estáveis ​​em água representam uma alternativa muito interessante no tratamento e diagnóstico de diferentes doenças”, explica María del Puerto Morales, pesquisadora do Icmm-Csic. Os processos de síntese desenvolvidos em seu grupo permitem a obtenção de nanopartículas uniformes em tamanho e forma, agregação controlada e pureza química.

Domingo F. Barber, pesquisador do CNB-Csic, detalha que já havia sido observado que as nanopartículas de óxido se acumulam no interior das células em vesículas chamadas lisossomos. “É aqui que eles se degradam com o tempo, induzindo estresse oxidativo e alterando o metabolismo intracelular do ferro”.

"Dado que o estresse oxidativo afeta a estabilidade da membrana lipídica do vírus influenza e reduz sua infectividade, pensamos que o mesmo poderia acontecer com o Sars-CoV-2 e decidimos tratar as células infectadas com Sars-CoV-2 com diferentes tipos de nanopartículas, algumas produzidas pelo grupo Icmm-Csic, dentre outros, como um agente de contraste antianêmico e de ressonância magnética”, indica Barber.

Além disso, eles descobriram que, ao revestir essas nanopartículas com um composto orgânico adequado, viram surgir novas vantagens. O revestimento confere biocompatibilidade à nanopartícula, que pode ser utilizada em uma concentração terapêutica efetiva em células vivas sem causar citotoxicidade. Também estabiliza o núcleo de ferro, retardando a liberação de ferro, protegendo as partículas da agregação e mantendo-as em uma suspensão coloidal que pode ser injetada por via intravenosa.

"Para uso em aplicações biomédicas, as nanopartículas de óxido de ferro são revestidas com diferentes tipos de moléculas ou polímeros para torná-las mais biocompatíveis, estáveis ​​e evitar que formem agregados que possam gerar trombos", explica Barber. “Dependendo do tipo de revestimento utilizado, quando as nanopartículas entram em contato com o meio biológico, ocorrem diferentes interações com as proteínas do meio, afetando seu tamanho final, a via de absorção celular, bem como o trânsito que seguem até sua degradação na célula. A maquinaria celular responsável por esse processo chama-se endolisossomos”.

Marta López de Diego, também pesquisadora do CNB-Csic, ressalta o valor de seus resultados. “O tratamento de culturas celulares com nanopartículas de óxido de ferro e oxihidróxido diminui a replicação viral, tanto quando as células são tratadas com nanopartículas antes da infecção para preveni-la quanto quando as células infectadas são tratadas para eliminar o vírus, sugerindo que essas nanopartículas podem ser usadas como profiláticas e terapêuticas”, explica o pesquisador.

A indução por nanopartículas de óxido de ferro do estresse oxidativo e a interferência no metabolismo do ferro intracelular podem ser os mecanismos de seu efeito antiviral. Além disso, ao utilizar um medicamento antianêmico e um agente de contraste também se observa uma redução na infecção. Por isso seria interessante reavaliar esses compostos como possíveis agentes antivirais contra o Sars-CoV-2 ou outras infecções virais que possam surgir, enquanto antivirais específicos continuam a ser desenvolvidos.

Nanopartículas magnéticas na biomedicina

Nanopartículas metálicas magnéticas têm sido aplicadas em terapia e diagnóstico com resultados promissores. A entrega direcionada de medicamentos para tratar tumores é um dos muitos usos que as nanopartículas trouxeram para a medicina. Em fevereiro passado, o Csic identificou em um novo estudo o revestimento de nanopartículas como o principal fator que determina como elas se movem e se degradam dentro da célula, algo essencial para alcançar sua aplicação química.

O uso de nanopartículas de óxido de ferro é amplamente estendido em vários campos da biomedicina, pois podem facilitar a liberação direcionada de drogas e biomoléculas. Sua capacidade de produzir calor é utilizada no tratamento de câncer devido à hipertermia intracelular, e elas também são capazes de gerar um contraste amplamente utilizado em diagnóstico por ressonância magnética.

“Essas descobertas são de vital importância no projeto de nanopartículas, pois poderemos, dependendo de sua aplicação futura, aumentar o efeito desejado dependendo do alvo terapêutico”, diz a pesquisadora do estudo Yadileiny Portilla.

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Em 2021, a equipe do Csic publicou um estudo no qual conseguiu detectar, com nanopartículas, a presença de microcalcificações nas artérias de um grupo de camundongos. Embora cerca de 80% das patologias cardiovasculares estejam relacionadas à aterosclerose, geralmente é detectada quando um órgão já foi danificado. O diagnóstico precoce e não invasivo é, portanto, fundamental para reduzir a incidência de doenças cardiovasculares.

“Conseguir aplicar essa tecnologia em humanos no futuro significaria uma mudança muito importante. Quanto às próprias nanopartículas, suas aplicações em diagnóstico por imagem, de câncer a doenças cardiovasculares ou infecciosas, seriam inúmeras”, afirma Fernando Herranz, pesquisador do Csic do Instituto de Química Médica (IQM-Csic). 

Nos últimos anos, aumentaram os exemplos do uso de nanopartículas em terapias antitumorais. Esses resultados obtidos em estudos in vitro e em modelos animais sugeriram uma rápida tradução dessas tecnologias para a prática clínica.

No entanto, para tornar este salto uma realidade, é necessário aprofundar o conhecimento dos mecanismos moleculares e celulares que as nanopartículas podem induzir e os processos que regulam a sua eliminação a nível celular e orgânico. Ambos os aspectos são fundamentais, pois afetam, por um lado, a eficácia terapêutica das nanopartículas e, por outro, sua compatibilidade com o organismo.