Microscopia de uma seção pulmonar de um camundongo infectado por TB com as nanopartículas da droga coloridas em vermelho, os núcleos das células pulmonares em azul e os fagócitos ou macrófagos em verde. Cabe a estes eliminar os patógenos, mas eles são usados como células hospedeiras pela bactéria da tuberculose. Crédito: FZB Zelluläre Mikrobiologie, Dr. N. Redinger
A terapia para a perigosa doença infecciosa da tuberculose enfrenta o desafio de os patógenos frequentemente serem resistentes a vários antibióticos comuns. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) desenvolveram agora nanopartículas para fornecer novos antibióticos diretamente aos pulmões.
Os surfactantes garantem que os antibióticos altamente solúveis em gordura se dispersem muito finamente na água e possam ser inalados. Os primeiros testes no Centro de Pesquisa Borstel, Leibniz Lung Center, revelam alta eficácia e boa compatibilidade dos nanocarreadores de antibióticos. Os pesquisadores relataram suas descobertas em ACS Nano.
A tuberculose é a doença infecciosa com maior taxa de mortalidade em todo o mundo. Conforme relatado pela OMS, as infecções por tuberculose resistentes à terapia estão aumentando. A tuberculose representa um desafio especial por dois motivos: primeiro, as bactérias se encapsulam nos tecidos, principalmente nos pulmões, onde podem ficar inativas por anos e causar sintomas muito depois da infecção primária. Em segundo lugar, as bactérias da tuberculose geralmente são resistentes a dois ou mais antibióticos comuns. As ocorrências crescentes de cepas resistentes à terapia são causadas por concentrações insuficientes de drogas no local da infecção e uma interrupção prematura do tratamento devido aos efeitos colaterais frequentemente graves dos antibióticos.
Uma abordagem nanomédica pode ajudar a reduzir o desenvolvimento de novas resistências. As nanopartículas serão usadas para transportar novos antibióticos diretamente para a fonte de infecção e células infectadas. Desta forma, as concentrações do fármaco podem ser aumentadas localmente nos pulmões. “No entanto, os antibióticos recém-desenvolvidos geralmente são lipofílicos e lipossolúveis e não podem ou dificilmente podem ser administrados na água. Eles dificilmente podem ser absorvidos quando contidos no estômago, sangue ou fluido celular”, explica o professor Claus Feldmann, chefe de uma pesquisa grupo no Instituto de Química Inorgânica (AOC) do KIT.
Atualmente, os pacientes que sofrem de tuberculose são tratados com altas doses por um longo tempo para que os patógenos atinjam os focos de infecção. Os efeitos colaterais parcialmente graves, como danos ao fígado, muitas vezes causam interrupções da terapia, resultando no desenvolvimento de novas resistências. No futuro, as nanopartículas serão usadas para a entrega específica de antibióticos.
“Já testamos vários nanocarreadores para transportar antibióticos para os patógenos da tuberculose em camundongos. Os novos nanocarreadores desenvolvidos por nossos colegas do KIT agora me convenceram de que é possível entregar diretamente altas doses de antibióticos aos focos de tuberculose nos pulmões sem afetar outros órgãos”, diz o Professor Ulrich E. Schaible, Chefe do Grupo de Microbiologia Celular e Diretor do Centro de Pesquisa Borstel, Leibniz Lung Center.
As partículas desenvolvidas pelo KIT contêm concentrações muito altas de drogas
Pesquisadores do Instituto de Química Inorgânica do KIT conseguiram produzir nanopartículas com concentrações extremamente altas de antibióticos. “A concentração do antibiótico é de até 99% do peso total das partículas”, diz Feldmann. “Segundo a literatura, o máximo de apenas 10% costuma ser alcançado até agora.”
Os nanotransportadores feitos pelo KIT podem ser dispersos em água. Quando inalado, o aerossol entra na profundidade dos pulmões. No Centro de Pesquisa Borstel, pesquisadores sob a direção do especialista em tuberculose Schaible, em cooperação com outros parceiros da Alemanha, Áustria e Bélgica, testaram a eficácia das nanopartículas com bons resultados tanto no laboratório quanto em um organismo vivo. “Ainda assim, muito trabalho será necessário até que esta formulação de aerossol possa ser aplicada em humanos”, diz Schaible.
Nanocarreadores superam barreiras biológicas
As nanopartículas amorfas para inalação contêm uma concentração de Bedaquilina de 69% ou uma concentração de BTZ-043 de 99%. Ambos os antibióticos são eficazes contra bactérias multirresistentes da tuberculose. Os surfactantes fazem com que os antibióticos altamente lipofílicos se dispersem na água. As dispersões com 4,0 mg de Bedaquilina / ml ou 4,2 mg de BTZ-043 / ml permanecem estáveis por várias semanas.
Quando testada em camundongos, a eficácia das dispersões de nanopartículas excedeu em 50% a das soluções convencionais de BTZ-043 para inalação pulmonar. Os nanocarreadores provaram ser capazes de superar diversas barreiras biológicas. Altas concentrações foram medidas nos pulmões, mas não no fígado e no baço.
Mais Informações:
David Rudolph et al, Nanopartículas de drogas amorfas para terapia de inalação de tuberculose multirresistente, ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c01664
Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Karlsruhe
Citação: Terapia de tuberculose: as menores partículas podem levar medicamentos aos pulmões (2023, 27 de junho) recuperado em 27 de junho de 2023 em https://phys.org/news/2023-06-tuberculosis-therapy-smallest-particles-drugs.html
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