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· Ciência e Tecnologia, Saúde e Medicina
Entenda: Pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para o tratamento de lesões na medula espinhal: microrrobôs controláveis que entregam células-tronco diretamente no local da lesão.
Pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para o tratamento de lesões na medula espinhal: microrrobôs controláveis que entregam células-tronco diretamente no local da lesão. Lesões na medula espinhal podem ter consequências devastadoras para os afetados. As células nervosas da medula espinhal raramente se regeneram naturalmente, e a formação de cicatrizes frequentemente impede o crescimento de novas fibras nervosas.
As terapias modernas tentam influenciar as células-tronco implantadas usando estimulação elétrica para promover o crescimento de novas células nervosas. Essa abordagem apresenta diversas desvantagens: requer eletrodos implantados e as células transplantadas nem sempre sobrevivem ou se integram adequadamente ao tecido existente.
Pesquisadores em Zurique estão buscando uma nova abordagem, que publicaram na revista Nature Materials. Essa abordagem envolve a combinação de células-tronco terapêuticas com nanopartículas magnetoelétricas de forma que as células possam ser guiadas magneticamente até o local preciso da lesão e estimuladas a acelerar o reparo.
Para alcançar esse objetivo, os pesquisadores criaram um microrrobô biohíbrido, que combina células progenitoras neurais (CPNs) vivas com um componente técnico na forma de nanopartículas especialmente projetadas. As NPCs são derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas (células iPS), que são células corporais comuns reprogramadas em laboratório para recuperar as propriedades de células-tronco.
Essas células iPS têm o potencial de se diferenciar em vários tipos de células do sistema nervoso. As nanopartículas consistem em duas camadas: uma camada interna que responde a campos magnéticos e uma camada externa que converte essa resposta em sinais elétricos. Combinando essas nanopartículas especiais com as células progenitoras, os pesquisadores fabricam o que é conhecido como NPCbots.
Por dentro: Lesões na medula espinhal podem ter consequências devastadoras para os afetados.
Os pesquisadores criam os NPCbots em laboratórios especializados, em uma superfície de um centímetro quadrado. "Colocamos um reservatório no centro, onde aprisionamos as células. Em seguida, injetamos as nanopartículas e esperamos que os dois componentes se liguem", explica o Professor Salvador Pané i Vidal, do Laboratório de Robótica Multiescala da ETH Zurich.
Após apenas trinta minutos, os NPCbots — cada um com cerca de seis micrômetros de tamanho — estão prontos para uso. “Para ampliar a produção, operamos vários sistemas de laboratório em chip em paralelo”, explica Hao Ye, cientista sênior e primeiro autor do estudo. Dependendo do teste em questão, os pesquisadores da ETH precisam de centenas de milhares de microrrobôs para estudos com células e vários milhões para experimentos com animais.
A equipe testou os NPCbots em larvas de peixe-zebra com lesões na medula espinhal. Os microrrobôs foram injetados precisamente no local da lesão do peixe e campos eletromagnéticos foram gerados. Para Pané Vidal, o trabalho em equipe foi vital para o sucesso do experimento: “Stephan Neuhauss e Jingjing Zang, da Universidade de Zurique, realizaram um trabalho extremamente valioso.
Eles nos permitiram demonstrar, em um sistema modelo regenerativo bem caracterizado, a rapidez com que as células se diferenciam usando nosso método e como nossos robôs reparam a medula espinhal”. Em apenas três dias, o peixe-zebra exibiu natação e comportamento exploratório quase normais. Os pesquisadores também testaram os NPCbots em camundongos com medula espinhal completamente seccionada.
Aqui, também, os resultados foram muito promissores: após 28 dias, as células nervosas dos animais se reconectaram no local da lesão. Durante esse período, os camundongos tratados exibiram padrões de movimento cada vez mais normais — sua marcha, comprimento da passada, coordenação e comportamento exploratório melhoraram significativamente.
Esse resultado é particularmente significativo porque, diferentemente do que ocorre com o peixe-zebra, a medula espinhal do camundongo normalmente não se regenera. O tratamento foi bem tolerado pelos animais, sem evidências de efeitos adversos ou reações imunológicas. Esses sucessos foram possíveis graças à estimulação elétrica de células-tronco, que aumentou consideravelmente sua diferenciação após o transplante.
Ponto-chave: As células nervosas da medula espinhal raramente se regeneram naturalmente, e a formação de cicatrizes frequentemente impede o crescimento de novas fibras nervosas.
Nesse processo, nanopartículas convertem sinais magnéticos diretamente em impulsos elétricos que estimulam células-tronco específicas. Ao utilizar os NPCbots, os pesquisadores precisam apenas aplicar campos magnéticos externos ao redor do local da lesão, eliminando a necessidade de eletrodos ou cabos implantados, como em abordagens anteriores.
Isso é crucial porque a medula espinhal é extremamente sensível. “A orientação microrobótica torna o tratamento mais preciso e minimamente invasivo”, explica Hao. Os campos magnéticos são particularmente adequados para estimular células-tronco porque penetram facilmente nos tecidos, e sua frequência e A intensidade do campo magnético pode ser ajustada de forma flexível para a aplicação específica.
Uma vez que as células progenitoras são estimuladas e diferenciadas em células nervosas, os NPCbots essencialmente se dissolvem no tecido. Os pesquisadores esperam que as nanopartículas sejam estáveis e minimamente reativas devido ao seu revestimento de titanato de bário. Estudos adicionais determinarão se e como as partículas são degradadas ou excretadas a longo prazo.
Os resultados dos experimentos com animais são extremamente promissores, mas mais pesquisas serão necessárias antes que os NPCbots possam ser testados em humanos. “Além de muitos aspectos clínicos, primeiro precisamos testar quais campos magnéticos funcionam melhor em humanos e determinar a duração ideal da estimulação”, explica Hao.
No entanto, os pesquisadores já estão considerando outras aplicações: “A produção reprodutível e escalável de microrrobôs usando nosso sistema de laboratório em chip demonstra que o potencial de aplicação da plataforma vai além da pesquisa básica”, explica o Professor Pané i Vidal. Também poderia ser adaptado para outras aplicações biomédicas — por exemplo, em cardiologia, oncologia, cicatrização de feridas e outras terapias regenerativas direcionadas.
Isso poderia tornar esses tratamentos mais seguros, mais controláveis e mais eficazes. Fonte: ETH Zurich. O post Robôs minúsculos entregam células-tronco para reparar medulas espinhais apareceu primeiro em Futurity.
"Pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para o tratamento de lesões na medula espinhal: microrrobôs controláveis que entregam células-tronco diretamente no local da lesão. Lesões na medula..."
