Da universidade pública sai uma nanomedicina que ilumina tumores, refina a quimioterapia e afirma soberania científica.
No Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo, pesquisadores transformaram um material comum do corpo humano em uma plataforma promissora para diagnóstico por imagem e tratamento do câncer.
O avanço nasceu do controle preciso de defeitos cristalinos em escala nanométrica, convertidos em vantagem tecnológica.
Conduzida pelo Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia em colaboração com o Centro de Engenharia Molecular de Materiais Avançados, e divulgada pela Agência FAPESP, a pesquisa foi publicada em revistas especializadas da American Chemical Society.
No centro da inovação está a hidroxiapatita, um biocerâmico de fosfato de cálcio que compõe ossos e dentes. Trata-se de um material conhecido pela biocompatibilidade e pelo baixo custo, o que amplia seu potencial de aplicação.
A equipe coordenada pelo professor Valtencir Zucolotto descobriu como modificar a hidroxiapatita para fazê-la emitir luz. Segundo o primeiro autor dos estudos, Thales Rafael Machado, o segredo foi incorporar grupos de carbonato durante a síntese das nanopartículas.
“Demonstramos que a incorporação de grupos carbonato na estrutura do hidroxiapatita aumenta a concentração de defeitos cristalinos, responsáveis por realçar a luminescência intrínseca do material”, afirmou Machado. Esses defeitos são imperfeições controladas na estrutura atômica do cristal, capazes de gerar emissão luminosa.
Depois de funcionalizadas com citrato para ganhar estabilidade em meio aquoso, as nanopartículas de fosfato de cálcio passaram a atuar como agentes luminescentes para bioimagem celular. A amostra com maior teor de carbonato apresentou a luminescência mais intensa, permitindo visualizar a internalização das partículas em células por microscopia de fluorescência.
“A capacidade de bioimagem foi demonstrada visualizando a internalização das nanopartículas em células usando microscopia confocal de fluorescência, contando exclusivamente com sua luminescência intrínseca”, detalhou o pesquisador. O resultado dispensa o uso de corantes externos potencialmente tóxicos, o que torna a técnica mais segura e mais limpa do ponto de vista experimental.
O conhecimento produzido sobre a química de defeitos na hidroxiapatita carbonatada não se limita à oncologia. Segundo Machado, ele também pode subsidiar novos materiais fotocatalíticos para aplicações ambientais, estudos espectroscópicos de tecidos duros como ossos e dentes e até a produção de arcabouços luminescentes para engenharia de tecidos.
Enquanto essa frente de pesquisa fazia as células brilharem, outra se dedicava a resolver um problema central da quimioterapia: como entregar a droga certa no lugar certo. Em estudo paralelo, o mesmo grupo desenvolveu uma estratégia para transportar gemcitabina, quimioterápico amplamente usado contra câncer de pâncreas e outros tipos de tumor, com nanopartículas de fosfato de cálcio.
O sistema foi desenhado para responder de forma dupla ao pH. Em condições fisiológicas normais, como as da corrente sanguínea, a droga permanece inativa, mas é liberada em ambientes mais ácidos, característicos de regiões tumorais, o que, segundo Machado, promove maior biodisponibilidade e potencial terapêutico.
A engenharia do sistema avançou ainda mais com a funcionalização da superfície das nanopartículas por ácido fólico, por meio de ligações covalentes estáveis. O folato atua como molécula de direcionamento porque muitas células tumorais apresentam maior demanda por essa vitamina.
“Assim, o sistema combina liberação controlada e direcionamento ativo, promovendo maiores concentrações da droga em células tumorais testadas, de câncer de mama e cervical, potencialmente reduzindo efeitos colaterais indesejados em tecidos saudáveis”, explicou o pesquisador da USP São Carlos. É um passo importante para reduzir a brutalidade difusa da quimioterapia convencional e aumentar sua precisão.
A estratégia começou com a criação de um pró-fármaco, no qual a gemcitabina foi ligada a um polímero biocompatível chamado carboximetilcelulose. Nessa forma, a droga fica mais protegida contra degradação prematura no organismo e só é liberada em ambientes ácidos, como os encontrados nos tumores.
O mesmo polímero também foi usado para estabilizar as nanopartículas de fosfato de cálcio em suspensão e evitar aglomeração. Machado ressalta que o conjunto desses achados contribui para tratamentos mais seguros e eficazes, ao manter a droga inativa durante a circulação e liberá-la preferencialmente no microambiente tumoral.
O uso de nanopartículas de fosfato de cálcio, material biocompatível e naturalmente presente no corpo humano, reforça o perfil de segurança da estratégia. A combinação entre liberação controlada, resposta ao pH tumoral e direcionamento ativo por ácido fólico representa um avanço concreto na nanomedicina.
“Sistemas como esses poderiam tornar a quimioterapia mais eficiente com doses menores e menos danos aos tecidos saudáveis, melhorando a qualidade de vida dos pacientes durante o tratamento”, projeta Machado. Em vez de atacar o organismo inteiro para atingir parte da doença, a lógica passa a ser a da precisão terapêutica.
O trabalho do Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia se insere em um cenário internacional de disputa intensa pela fronteira tecnológica da saúde. Mesmo com recursos limitados, a ciência brasileira mostra capacidade de produzir inovação de alto impacto em uma área estratégica.
A pesquisa nacional em nanomedicina, frequentemente desenvolvida em universidades públicas, pode reduzir a dependência de tecnologias estrangeiras caras e abrir caminho para soluções mais acessíveis ao Sistema Único de Saúde. O desenvolvimento de um agente de contraste luminescente próprio e de um sistema inteligente de entrega de fármacos é um exemplo concreto dessa soberania tecnológica em construção.
Os estudos intitulados “Defect-Related Photoluminescence in Hydroxyapatite Nanoparticles Modulated by Carbonate Incorporation” e “Dual pH-Responsive Calcium Phosphate Nanoparticles Conjugated with Folate by CuAAC Click Chemistry for Targeted Gemcitabine Delivery to Cancer Cells” foram publicados, respectivamente, nas revistas ACS Nanoscience Au e ACS Applied Bio Materials. Eles consolidam a produção do grupo como referência em materiais nanoestruturados para diagnóstico e terapias avançadas.
O GNano também vem desenvolvendo sistemas de entrega mais seguros para pesticidas agrícolas e insumos biológicos. A ciência feita em São Carlos, portanto, olha ao mesmo tempo para a complexidade do corpo humano e para os desafios do campo.
Num mundo em que tecnologia virou campo de batalha geopolítico, produzir conhecimento de ponta em saúde é mais do que prestígio acadêmico. É capacidade estratégica, autonomia nacional e prova de que a inovação pode florescer fora dos centros hegemônicos, inclusive quando nasce de partículas que brilham justamente por causa de seus defeitos.