Nanopartículas tudo-em-uma: um canivete suíço para a nanomedicina

As nanopartículas são vistas como promissoras para uma grande variedade de usos no campo médico, incluindo o transporte de medicamentos até o local onde eles são necessários, a liberação de pulsos de calor extremamente localizados, capazes de matar células cancerosas e a geração de imagens médicas mais precisas.

Agora, os pesquisadores da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, parecem ter tido uma ideia melhor. Em vez de fabricar uma nanopartícula adequada a cada tarefa em particular, eles fabricaram uma nanopartícula “tudo-em-uma,” uma espécie de canivete suíço da nanotecnologia, servindo a múltiplos usos.

Nanopartícula multifuncional

A nanopartícula multifuncional tanto servirá para a geração de imagens médicas quanto para as terapias. “Esta é a primeira vez que nanopartículas semicondutoras e metálicas foram combinadas de forma a preservar a função de cada componente individual,” comemora o Dr. Xiaohu Gao, coordenador da pesquisa.

O foco desta pesquisa são as aplicações médicas, mas o Dr. Gao afirma que a técnica que seu grupo desenvolveu terá usos também em outras áreas, como na pesquisa de energia, podendo ser utilizada na fabricação de células solares duplamente eficientes.

Nanopartículas fluorescentes

Os semicondutores a que o pesquisador se refere são pontos quânticos, nanopartículas fluorescentes cujas dimensões equivalem a frações do comprimento de onda da luz visível. Nesta escala, as propriedades ópticas únicas dos pontos quânticos fazem com que eles emitam luz de diferentes cores, dependendo de suas dimensões. Os pontos quânticos estão sendo desenvolvidos para uso em imageamento médico, células solares e também em diodos emissores de luz, os LEDs.

Por outro lado, nanopartículas de ouro também são promissoras. Elas irradiam o calor que incide sobre elas a partir de uma fonte infravermelha. Isto permite que elas literalmente queimem células nas suas proximidades, como células tumorais.

O melhor de cada um

Agora os pesquisadores descobriram como juntar um ponto quântico com uma nanopartícula de ouro sem que uma nanopartícula anule o efeito da outra.

Os pesquisadores usaram um polímero – o etilenoglicol – para proteger um núcleo contendo um ponto quântico. Acima do polímero, a uma distância de apenas 3 nanômetros, foi construída uma concha externa usando uma camada de ouro com poucos átomos de espessura.

O “isolamento” de polímero garante que os campos óptico e elétrico dos dois materiais não interfiram entre si. Com isto, a nanopartícula multifuncional pode funcionar para a geração de imagens médicas por fluorescência – usando as propriedades do ponto quântico – e também para imageamento por difusão ou para terapias de aquecimento – para os quais a nanopartícula de ouro é mais eficiente.

Ovo nanotecnológico

A nanopartícula canivete suíço tem a estrutura muito parecida com a de um ovo, no qual o ponto quântico é a gema, o polímero é a clara e o ovo é a casca. Esse “ovo nanotecnológico” inteiro mede entre 15 e 20 nanômetros, dependendo da espessura da camada de polímero, que pode ser ajustada com precisão molecular.

Além de suas características intrínsecas, a camada de ouro pode receber moléculas biológicas, que se ligam com facilidade ao ouro. Essas moléculas podem alvejar tipos específicos de células, como as células de um determinado tumor.

Além disso, o ouro é biocompatível, não degrada, é aprovado para uso médico e amplifica o brilho do ponto quântico em até 10 vezes.