Estruturas de celulose utilizadas como carreadores em tratamentos de câncer - Ciência e Engenharia de Materiais

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quinta-feira, 27 de agosto de 2020

Estruturas de celulose utilizadas como carreadores em tratamentos de câncer

Resumo:  Encontradas em plantas, ou produzidas por bactérias, a celulose é o polímero mais abundante no mundo. Possuindo propriedades significativas e promissoras na área biomédica, a celulose demonstrou ser capaz de apresentar eficiência em tratamentos contra diferentes tipos de tratamento de câncer.


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Segundo a Organização Mundial de Saúde, o câncer foi responsável por 9,6 milhões de mortes em 2018, tornando-se a segunda principal causa de óbitos no mundo. Normalmente, a retirada do tumor por meio de cirurgia é o tratamento mais utilizado para esta doença devido a sua alta eficácia. Porém, o tamanho, o local e o estágio do tumor, além das condições do paciente, limitam a aplicação deste método. Sendo assim, são utilizados tratamentos alternativos e menos invasivos como: radioterapia, terapia fototérmica e quimioterapia.


A terapia fototérmica e a quimioterapia possuem limitantes no que se diz respeito ao transporte do medicamento até o tumor. O transporte inadequado do fármaco pode acarretar na liberação repentina e desacelerada do mesmo, reduzindo a sua eficácia e causando reações adversas no paciente. Tendo em vista isso, estudos apontam a utilização da celulose como nanocarreadores promissores garantindo uma maior segurança ao paciente.


A celulose ( é o polímero de maior abundância na Terra, podendo ser de origem animal, vegetal ou bacteriana. Consiste em um polissacarídeo, formado por ligações do tipo e unidades de . A sua estabilidade ocorre por meio de ligações de hidrogênio intra e inter-cadeias, nas quais em grande quantidade resultam em ótimas propriedades mecânicas. Além disso, a celulose exibe características importantes como: biodegradabilidade, biocompatibilidade, flexibilidade, transparência, polaridade, termoestabilidade e, por fim, capacidade de formar géis.


Na terapia fototérmica, o material é injetado no paciente, se acumulando nas células cancerígenas onde, após uma incidência de luz, o mesmo é aquecido, atacando e eliminando o tumor. Recentemente, o fósforo preto, alótropo do fósforo, foi apresentado como um ótimo agente fototérmico, além de ser biocompatível e biodegradável. 


Em contrapartida, este material sofre oxidação rapidamente dentro do corpo humano, resultando em uma rápida degradação e um efeito fototérmico heterogêneo. Para isto, é necessário utilização de um nanocarreador que possua além de resistência mecânica elevada, biocompatibilidade e biodegradabilidade, também não altere a condutividade, a fotoluminescência e as propriedades magnéticas e catalíticas presentes no fósforo preto. 


Os hidrogéis de celulose se mostraram capazes de preencher todos os requisitos necessários. Para exemplificar esta aplicação, podemos citar um estudo realizado na China onde foram fabricados hidrogéis de celulose via rompimento de ligações de hidrogênio da celulose por hidratos. Desta forma, hidrogéis a base de celulose e nanofolhas de fósforo preto (BPNs) foram feitos através da gelificação de cadeias de celulose com o auxílio de um reticulador de epicloridrina na presença de BPNs em água.


Este sistema, BPNs-celulose, apresentou uma estrutura com poros irregulares, garantindo espaço suficiente para a absorção e preservação de uma grande quantidade de água. Além disso, notou-se que as BPNs ficaram totalmente imersas na estrutura do hidrogel de celulose, o que impediu a oxidação das mesmas. Em relação a toxicidade do sistema, os resultados dos ensaios in vitro e in vivo indicaram não haver nenhuma toxicidade, demonstrando a total biocompatibilidade do sistema.


Por fim, ensaios utilizando radiação próxima ao infravermelho confirmaram a eficácia de até cerca de 100% para as células testadas para uso deste material para terapias fototérmicas.


Os resultados apresentados mostram o potencial de utilização de um material abundante na natureza, celulose, para tratamento de doenças que atingem grande parte da população mundial.


Referência:
Ferlay J, Soerjomataram I, Ervik M, Dikshit R, Eser S, Mathers C et al. GLOBOCAN 2012 v1.0, Cancer Incidence and Mortality Worldwide: IARC CancerBase No. 11. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer; 2013.

Xing, C., Chen, S., Qiu, M., Liang, X., Liu, Q., Zou, Q., Zhongjun, L., Zhongjian, X., Dou, W., Bigin, D., Liping, L., Dianyuan, F., Zhang, H. (2018). Conceptually Novel Black Phosphorus/Cellulose Hydrogels as Promising Photothermal Agents for Effective
Cancer Therapy. Advanced Healthcare Materials, 7(7), 1701510.

Cacicedo, M. L., Islan, G. A., León, I. E., Álvarez, V. A., Chourpa, I., Allard-Vannier, E., Castro, G. R. (2018). Bacterial cellulose hydrogel loaded with lipid nanoparticles for localized cancer treatment. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 170, 596–608.

Redação: Beatriz Batalha, Vitor Iscuissati e Liliane Battirola