Hackear a fabricação de nanopartículas em desenvolvimento para tratar o câncer

As partículas nanopolitanas revestidas com o tratamento de medicamentos terapêuticos mostram uma grande promessa de tratar o câncer, incluindo câncer de ovário. Essas partículas podem ser direcionadas diretamente aos tumores, pois sua carga é lançada, evitando muitos efeitos colaterais da quimioterapia tradicional.

Na última década, um professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts estabeleceu Paula Hammond e seus alunos com uma variedade dessas partículas usando uma técnica conhecida como conjunto de camadas após a outra. Eles mostraram que as moléculas podem combater efetivamente o câncer em estudos de camundongos.

Para ajudar a aproximar essas nanopartículas do uso humano, os pesquisadores atingiram uma técnica de fabricação que lhes permite gerar maiores quantidades de moléculas, em uma pequena parte do tempo.

“Por fim, precisamos ser capazes de tornar isso uma escala, pois a empresa é capaz de fabricá -la em um grande nível”, Hammond, que também é vice do MIT para membro do corpo docente.

Hammond e Daril Irvin, professor de imunologia e microbiologia no Scripps Research Institute, são os grandes autores do novo estudo, que hoje aparecem em Materiais funcionais avançados. Ivan Peres PhD 24, que agora é após o doutorado no Hospital Brigham, as mulheres e um cientista visitante no Instituto Koch, e Azra Gordon ‘são os principais autores do artigo. Heikyung Suh, um Técnico de Pesquisa em Tecnologia de Massachusetts, também é um autor.

Processo simplificado

Mais de uma década atrás, o Hammond Laboratory desenvolveu uma nova tecnologia para a construção de uma nanopartícula muito controlada. Essa abordagem permite colocar camadas com diferentes propriedades na superfície das nanopartículas, expondo a superfície alternadamente aos polímeros carregados de forma positiva e negativa.

Cada camada pode ser incluída em moléculas de medicamento ou outros tratamentos. As classes também podem transportar partículas de direcionamento que ajudam as partículas a encontrar e entrar em células cancerígenas.

Usando a estratégia desenvolvida originalmente pelo Hammond Laboratory, uma camada é aplicada simultaneamente e, após cada aplicação, as partículas passam pela etapa centrífuga para remover qualquer polímero excedente. Os pesquisadores dizem que isso é espesso e será difícil expandir o escopo da produção em larga escala.

Recentemente, um estudante de pós -graduação no Hammond Laboratory desenvolveu uma abordagem alternativa para a purificação de partículas, conhecida como nomeação exata do fluxo. No entanto, embora isso esteja simplificando o processo, ele ainda estava limitado à complexidade da fabricação e ao tamanho máximo da produção.

Embora o uso do filtro de fluxo exato seja útil, ainda é um processo de pagamento muito pequeno e a investigação clínica exige que tenhamos muitas doses disponíveis para um grande número de pacientes. “

Paula Hammond, Com o professor do Instituto

Para criar um método de fabricação em grande escala, os pesquisadores usaram um dispositivo de mistura microfloídica que permite que eles adicionem consecutivamente novas camadas de polímero à medida que as moléculas fluem através de um pequeno canal dentro do dispositivo. Para cada camada, os pesquisadores podem calcular a quantidade exata de polímero, que elimina a necessidade de purificar as partículas após cada adição.

“Isso é realmente importante porque a separação é as etapas mais caras e leva muito tempo nesses tipos de sistemas”, diz Hammond.

Essa estratégia elimina a necessidade de misturar o polímero manual, simplificar a produção e combinar bons processos de fabricação (GMP). Os requisitos de GMP da FDA garantem que os produtos atendam aos padrões de segurança e possam ser fabricados de maneira consistente, o que será muito difícil e caro usando pagamentos anteriores. O dispositivo microfloídico usado pelos pesquisadores deste estudo já é usado para fabricar GMP para outros tipos de nanopartículas, incluindo os cadáveres.

“Com a nova abordagem, há uma oportunidade muito menor do que qualquer tipo de erro ou acidente”, diz Pierce. “Este é um processo que pode ser facilmente realizado no GMP, e esse é realmente o principal passo aqui. Podemos criar inovação dentro da camada de nanopartículas após a outra e o produzimos rapidamente de uma maneira que podemos ir a experiências clínicas com ele”.

Escala

Usando essa abordagem, os pesquisadores podem gerar 15 miligramas de nanopartículas (o suficiente para cerca de 50 doses) em apenas alguns minutos, enquanto a tecnologia original levará cerca de uma hora para criar a mesma quantia. Isso pode permitir partículas mais do que suficientes para ensaios clínicos e o uso do paciente, dizem os pesquisadores.

“Para expandir o escopo deste sistema, você continua operando o slide e é muito mais fácil produzir mais materiais”, diz Pierce.

Para mostrar sua nova tecnologia de produção, os pesquisadores criaram nanopartículas revestidas com citocinas chamadas interleucina-12 (IL-12). O laboratório de Hammond mostrou anteriormente que a IL-12, que é entregue por nanopartículas com base na camada, pode estimular as principais células imunológicas e o crescimento do tumor ovariano lento em camundongos.

Neste estudo, os pesquisadores descobriram que as moléculas fabricadas com IL-12 usando a nova tecnologia mostraram um desempenho semelhante, como as partículas nanoativas originais da camada. Essas nanopartículas não estão apenas associadas ao tecido do câncer, mas também mostram uma capacidade única de entrar em células cancerígenas. Isso permite as nanopartículas como sinais de células cancerígenas que são ativas localmente no tumor. Nos modelos de camundongos de câncer de ovário, esse tratamento pode atrasar o crescimento do tumor e até os tratamentos.

Os pesquisadores solicitaram uma patente sobre essa tecnologia e agora estão trabalhando com o MIT Technology Innovation Center para a formação de uma empresa que pode comercializar a tecnologia. Os pesquisadores dizem que, embora inicialmente se concentrem em câncer de cavidade abdominal, como o câncer de ovário, o trabalho também pode ser aplicado a outros tipos de câncer, incluindo um tumor de farol.

A pesquisa foi financiada pelo National Institutes of American Health, pelo Nanwear Whinth Center, pelo Deshpande Center for Technology Innovation e ao Koch (Core) Support Grant, do National Cancer Institute.