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ELIMINANDO O CÉREBRO DEGENERADO COM NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS

ELIMINANDO O CÉREBRO DEGENERADO COM NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS

Edição Vol. 2, N. 10, 07 de Abril de 2015

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.04.06.002

Estimulando e visualizando o cérebro através de estimulação com campo magnético. Muito além de ler os pensamentos, agora é possível limpar o cérebro de doenças específicas, ao menos em ratos….

Em uma edição anterior apresentamos como é possível controlar a expressão gênica no cérebro pela força do pensamento (1) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/professor-xavier-usando-o-poder-da-mente-para-controlar-a-expressao-de-genes/). Isto reflete diretamente no formato e como o cérebro pode ser construído, a maneira como pensamos e como eliminar doenças cerebrais. Agora, professores do MIT, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts nos EUA, desenvolveram um método para estimular o tecido cerebral usando campos magnéticos externos e injetando nanopartículas magnéticas – uma técnica que permite a estimulação direta dos neurônios, que poderia ser um tratamento eficaz para uma variedade de doenças neurológicas como, epilepsia, esquizofrenia, doença de Alzheimer, doença de Parkinson, depressão, entre outras, sem a necessidade de implantes ou conexões externas.

Esforços anteriores para estimular o cérebro usando pulsos de eletricidade têm se mostrado eficazes na redução ou eliminação de tremores associados à doença de Parkinson, mas o tratamento manteve-se como um último recurso, na falta de outras opções, porque requer fios altamente invasivos implantados diretamente no cérebro da pessoa, que se conectam a uma fonte de alimentação externa, fora do cérebro.

Em seu estudo, a equipe liderada pela Profa. Dra. Polina Anikeeva, injetou partículas de óxido de ferro magnético com apenas 22 nanômetros de diâmetro dentro do cérebro (para saber mais sobre nanotecnologia veja (2) http://www.nanocell.org.br/proteina-corona-um-desafio-para-o-uso-de-nanoparticulas/). Quando exposto a um campo magnético alternado externo – que podem penetrar profundamente no interior dos tecidos biológicos – estas partículas aquecem-se rapidamente (3).

O aumento da temperatura local das nanopartículas pode então levar à ativação neuronal. Os neurônios são ativados através dos receptores da capsaicina (o componente ativo das pimentas, que causa a ardência). Esses receptores são sensíveis ao calor – e são eles que o corpo utiliza para detectar tanto o calor de algum material quente e o “calor” de alimentos apimentados (Figura 1). A equipe da profa Anikeeva utilizou-se da entrega de genes virais para induzir a sensibilidade ao calor em neurônios específicos no cérebro, isto é, somente alguns neurônios no cérebro é que eram ativados pelo calor (3). Com essa estratégia é possível demonstrar tratamentos eficazes para as diversas doenças cerebrais citadas acima.

 nanoparticulas_magneticas

Figura 1: A imagem mostra um influxo de íons cálcio em neurônios como um resultado da excitação magnetotérmica com campos magnéticos alternados, na presença de nanopartículas magnéticas. Os neurônios à direita foram sensibilizados pelo calor com o receptor de TRPV1, ou receptor de capsaicina, o componente ativo da pimenta; os neurônios do lado esquerdo não o foram sensibilizados.

Mas, daí você poderia perguntar: “E as partículas não seriam deslocadas com o tempo e perderiam seu efeito na região cerebral desejada?”.

As partículas, que têm praticamente nenhuma interação com os tecidos biológicos, exceto quando aquecidas, tendem a permanecer onde estão colocadas, permitindo o tratamento a longo prazo, sem a necessidade de procedimentos mais invasivos.

As nanopartículas integram no tecido e permanecem em grande parte intactas. Em seguida, essa região pode ser estimulada à vontade, aplicando exteriormente um campo magnético alternado. O objetivo era descobrir se era possível entregar estímulos ao sistema nervoso sem utilizar-se de fios e de uma maneira não-invasiva.

O novo trabalho provou que a abordagem é viável, mas ainda há muito trabalho para transformar esta prova-de-conceito em um método prático para pesquisas sobre o cérebro ou o tratamento clínico de doenças neurodegenerativas.

A utilização de campos magnéticos e nanopartículas injetadas têm sido uma área ativa de pesquisa sobre o câncer; o pensamento é que essa abordagem pode destruir as células cancerosas pelo aquecimento. A nova técnica gerada pela equipe da profa Anikeeva é derivada, em parte, desta do câncer. Ao calibrar a dosagem térmica fornecida, é possível excitar as células neuronais sem matá-las. As nanopartículas magnéticas também têm sido utilizadas durante décadas como agentes de contraste em exames de imageamento por RM ou Ressonância Magnética, de modo que são consideradas relativamente seguras para o corpo humano.

A equipe desenvolveu maneiras para produzir as nanopartículas com tamanhos e formas controladas com precisão, a fim de maximizar a sua interação com o campo magnético alternado aplicado. Eles também desenvolveram dispositivos para entregar o campo magnético: os dispositivos para tratamento de câncer existentes – destinam-se à produção de um aquecimento muito mais intenso – eram muito grandes e eram energeticamente ineficientes para esta aplicação.

O próximo passo para tornar esta tecnologia em uma prática para uso clínico em humanos será compreender melhor como o método funciona através de registro ou “gravações” das atividades neurais e realizar experimentos comportamentais, para analisar se não há alterações cognitivas e/ou pioras do quadro clínico do paciente, e avaliar se existem quaisquer outros efeitos colaterais para os tecidos na área afetada.

Esta é uma abordagem completamente nova para a estimulação cerebral profunda. O novo método é significativo na medida em que é relativamente mais facilmente administrado e induz menos respostas do tecido nervoso, em comparação com o implante de elétrodos (4) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/voltando-a-andar-o-exoesqueleto-robotico-e-o-projeto-walk-again-em-foco/). Mais importante ainda, a estimulação pode ser controlada remotamente, uma característica altamente atraente para a estimulação cerebral profunda.

No futuro, essa técnica poderá fornecer um meio livre de implantes para proporcionar a estimulação e mapeamento do cérebro.

Referências

1. Tonelli FMP, Resende RR. PROFESSOR XAVIER: Usando O Poder Da Mente Para Controlar A Expressão De Genes. Nanocell News. 2015;2(8).

2. Goulart VAM, Resende RR. PROTEÍNA CORONA: um desafio para o uso de nanopartículas. Nanocell News. 2013;1(3).

3. Chen R, Romero G, Christiansen MG, Mohr A, Anikeeva P. Wireless magnetothermal deep brain stimulation. Science. 2015.

4. Tonelli FMP, Resende RR. VOLTANDO A ANDAR: O exoesqueleto robótico e o projeto Walk again em foco. Nanocell News. 2014;1(13).

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