Notícia

Óxido de grafeno e sua ação no sistema nervoso central

Pixabay

Fonte

Unicamp

Data

segunda-feira, 6 março 2017 12:40

Áreas

Biotecnologia. Nanotecnologia. Bioquímica. Farmácia. Indústria Farmacêutica.

O óxido de grafeno reduzido (rGO) é um nanomaterial de geração posterior aos nanotubos de carbonos e possui uma menor toxicidade às células em comparação com esse último composto. A aparência do rGO é semelhante ao de uma folha com dimensões manométricas, com cerca de 350 nanômetros de comprimento e 5 nanômetros de espessura. A farmacêutica bioquímica Dra. Monique Culturato Padilha Mendonça, sob a orientação da Prof. Dra. Maria Alice da Cruz Hofling, defendeu a tese de doutorado em farmacologia na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), onde investigou a ação do rGO no sistema nervoso central (SNC).

A barreira hematoencefálica (BHE), localizada na interface sangue-cérebro, é uma estrutura dinâmica destinada a manter a homeostasia do sistema nervoso central (SNC) através da regulação altamente restritiva propiciada por barreiras físicas e moleculares, tanto paracelulares quanto transcelulares. Entretanto, a BHE também restringe a entrada de agentes terapêuticos importantes para o tratamento de desordens do SNC, como Parkinson, Alzheimer e tumores. Entre as abordagens utilizadas para superar o problema, a utilização de nanomateriais é particularmente promissora. Os nanomateriais de carbono despertam grande interesse devido às extraordinárias propriedades físico-químicas que apresentam e ao fato de que a (sub)-organização celular do SNC e dos nanomateriais a base de carbono compartilharam semelhanças morfológicas e funcionais.

Na primeira fase do projeto, foi analisada a capacidade do rGO modular a permeabilidade da BHE de ratos Wistar adultos, os possíveis mecanismos envolvidos neste processo e a toxicidade deste nanomaterial 15 minutos, 1 hora, 3 horas e 7 dias após administração de uma dose intravenosa única (7 mg/kg).  O rGO concentrou-se principalmente no tálamo e hipocampo, com pico de distribuição ocorrendo às 3 horas, como detectado por espectroscopia de massa por imagem. A presença sistêmica de rGO induziu abertura transitória da BHE no hipocampo dos animais como demonstrado em nível anatômico (infusão de azul de Evans), subcelular (microscopia eletrônica de transmissão) e molecular (expressão de proteínas da via paracelular e transcelular).

Os ratos tratados com rGO mostraram-se clinicamente indistinguíveis dos animais controle injetados com veículo (água destilada). Análises hematológicas, histopatológicas (marcadores de neurônios e astrócitos), bioquímicas (avaliação nefrotoxicidade e hepatotoxicidade) e testes genotóxicos mostraram que a injeção de rGO produziu efeitos toxicológicos mínimos nos tempos avaliados. Na segunda fase do projeto, foram realizados testes in vivo e in vitro com rGO funcionalizado com o polímero polietilenoglicol (PEG 6.000). A peguilação tem sido usada para melhorar as características físico-químicas dos nanomateriais. Com a concentração mais elevada (100 ug/ml), o rGO não funcionalizado apresentou baixa toxicidade, enquanto o rGO-PEG induziu efeitos deletérios e morte em cultura primárias de astrócitos e células endoteliais de cérebro de ratos.

Corroborando os dados in vitro, houve progressiva diminuição na expressão de marcadores astrocitários (GFAP e conexina-43) e marcadores da junção de oclusão, adesão e lâmina basal (ocludina, β-catenina e laminina) após injeção de rGO-PEG in vivo, dados estes indicativos de ruptura da BHE. A formação intracelular de espécies reativas de oxigênio in vitro e o aumento no sistema antioxidante enzimático in vivo induzido por rGO-PEG sugerem danos mediados por estresse oxidativo.

A conclusão do estudo verificou que, dentro das condições experimentais utilizadas, o rGO, mas não o rGO-PEG, pode ser uma ferramenta promissora a ser testada como veículo para entrega de fármacos que possuem difícil acesso ao SNC. 

Acesse o resumo da  tese de doutorado “Óxido de grafeno e sistema nervoso central : avaliação dos efeitos na barreira hematoencefálica e perfil nanotoxicológico”.

Fonte: Biblioteca Digital, Unicamp. Imagem: Pixabay.

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