A importância da Nanotecnologia no combate à COVID-19
Prof. Valtencir Zucolotto (IFSC/USP)
Como toda tecnologia disruptiva, a nanotecnologia – área que desenvolve e utiliza materiais em escala nanométrica – tem sido amplamente requisitada para o enfrentamento da pandemia causada pelo vírus SARS-COV-2 e da COVID-19. Um resumo dos principais avanços da utilização da nanotecnologia e suas frentes é apresentado a seguir. Note-se que nosso objetivo é trazer uma visão realista daquilo que já está sendo feito e testado em laboratórios no mundo, sem considerar todos os possíveis caminhos pelos quais a Nanotecnologia, em conjunto com a biotecnologia e a (bio)medicina, ainda vão contribuir de maneira decisiva para o controle e erradicação da atual pandemia.
Diagnóstico: A área de diagnósticos tem sido amplamente beneficiada com estudos e aplicações da Nanotecnologia. Como exemplo, temos os kits de diagnóstico à base de nanopartículas que atuam no conceito de Point-of-Care (POC), para diagnóstico de doenças de maneira simples, sem a necessidade de grandes equipamentos e, sempre que possível, manuseados pelo próprio paciente. Esses sistemas estão em consonância com recentes determinações da OMS [1], que priorizam o diagnóstico genético ou de proteínas a partir de sistemas POC, direcionados à COVID-19. Nesse sentido, a Nanotecnologia pode e vem atuando de maneira importante na fabricação de kits de diagnóstico rápido, como o sistema desenvolvido pelo pesquisador Seo et al., [2] que utiliza Grafeno para detectar o vírus SARS-COV-2 em concentrações muitíssimo baixas, da ordem de femtoMolar (10-15 M). Em outro grupo de pesquisa, Chen et al. [3] relataram a utilização de chips de diagnóstico que utilizam nanopartículas do polímero poliestireno para a detecção eficiente de anticorpos anti-SARS-COV-2 em amostras de soro humano. Esses dispositivos são de simples manuseio e a presença de anticorpos é revelada numa região (uma tira de papel) do dispositivo na forma de listras coloridas, indicando testes positivos ou negativos.
Extraído de Ref 3: Chen et al., Anal. Chem., Just Accepted Manuscript • DOI: 10.1021/acs.analchem.0c00784 – BOX com dispositivo diagnóstico
Em outros dois trabalhos recentes, a importância da Nanotecnologia fica evidente ao se explorar as propriedades únicas de nanomateriais ópticos e magnéticos para diagnóstico, ou seja, as propriedades desses materiais que permitem seu uso nessas aplicações provavelmente não estariam presentes se o material fosse processado em uma escala maior (na macroescala). No primeiro trabalho, as propriedades ópticas únicas exibidas por nanopartículas de ouro depositadas num chip na forma de nanoilhas de ouro, são exploradas por Qiu et al. [4] para a fabricação de dispositivos muito eficientes para a detecção de material genético do vírus SARS-COV-2. A segunda pesquisa é de um grupo de pesquisadores chineses [5] que utiliza nanopartículas magnéticas (nanoimãs) para a extração de material genético do vírus da SARS-COV-2 em amostras de pacientes, de maneira mais rápida, o que permite que testes convencionais como o PCR (sigla para Polymerase Chain Reaction, que é o teste mais utilizado e mais preciso para diagnóstico da COVID-19) apresentem resultados em um intervalo de tempo bem menor.
Terapia: Nas áreas de terapia contra os efeitos devastantes da COVID-19, um trabalho recente e bastante interessante de Dormont et al. [6] relata a utilização de nanopartículas capazes de levar um fármaco, (o alfa-tocoferol) que diminuem os efeitos da inflamação aguda causada pela COVID-19, responsável, em muitos casos, pelo agravamento da doença. As nanopartículas possuem um tamanho de 70 nm (diâmetro) e foram capazes de liberar o fármaco e diminuir muito os efeitos da hiperinflação, com ótimos resultados em modelos animais. Vale lembrar que a liberação controlada de um fármaco diretamente na região afetada, diminuindo os efeitos colaterais, é possível com a utilização de nanocápsulas que carregam o fármaco e podem liberá-lo de maneira controlada no interior da célula doente, pois são cerca de mil vezes menores que uma célula humana.
Extraído de Ref 6: Dormont et al., Sci. Adv 10.1126/sciadv.aaz5466 (2020) – Ilustração nanocápsula
Na área de Prevenção, duas abordagens muito interessantes têm utilizado Nanotecnologias, para a fabricação de Vacinas, e de Máscaras contendo nanopartículas.
Em dois trabalhos recentes, dois tipos de nanopartículas, incluindo nanopartículas de ouro de 40 e 100 nm de diâmetro [7] ou nanopartículas a base de polímeros [8] foram utilizadas como Vacinas para SARS-COV e MERS-COV, respectivamente. Em ambos os trabalhos, as nanopartículas foram complexadas com proteínas dos vírus e foram capazes de induzir respostas imunológicas importantes em testes in vivo.
Ainda na área de Prevenção, Zhong et al. [9] desenvolveram recentemente um novo tipo de máscara autolipante, e é capaz de auto esterilizar quando exposta à luz solar, o que causa um aquecimento localizado no elemento filtrante da máscara a base de grafeno (que pode atingir 80oC), que a esteriliza. Na área de fabricação de máscaras, outro trabalho recente e que pode rapidamente ser colocado em prática foi reportado por Leung et al. [10]. Os pesquisadores produziram elementos filtrantes a base de Nanofibras de PVDF, um polímero tecnológico importante, capazes de barrar a passagem de vírus. Os filtros podem ser utilizados em máscaras, respiradores, ventiladores, etc. Apenas 6 camadas das nanofibras foram suficientes para barrar 98% dos microrganismos (classificação N98).
Referências
1-Report of the WHO-China Joint Mission on Coronavirus Disease 2019 (COVID-19); WHO: Geneva, Switzerland, 2020.
2-Seo et al., https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c02823.
3-Chen et al., Anal. Chem., Just Accepted Manuscript • DOI: 10.1021/acs.analchem.0c00784.
4-Qiu et al., https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c02439.
5-Zhao et al., A simple magnetic nanoparticles-based viral RNA extraction method for efficient detection of SARS-CoV-2, bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.22.961268.
6-Dormont et al., Sci. Adv 10.1126/sciadv.aaz5466 (2020).
7-Sekimukai et al., Microbiology and Immunology. 2020;64:33–51
8-Lin et al., Adv. Funct. Mater. 2019, 1807616.
9-Zhong et al., https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c02250.
10-Leung et al., Separation and Purification Technology 245 (2020) 116887.
Prof. Dr. Valtencir Zucolotto
Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia USP/São Carlos
Link para CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/5768000922241088
Prof. Zucolotto: É Professor Titular no Instituto de Física de São Carlos – IFSC da Universidade de São Paulo (USP), onde coordena o Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia GNano/IFSC/USP. É Editor da Série de Livros Nanomedicine and Nanotoxicology (Springer-Nature). As pesquisas do Grupo GNano, lideradas pelo prof Zucolotto, estão focadas no desenvolvimento de nanomateriais teranósticos, incluindo nanopartículas, nanotubos e nanorods para aplicações em nanomedicina, e nos aspectos toxicológicos e de Segurança dos nanomateriais.
Assessoria de Comunicação – IFSC/USP
