Ácido nucleico peptídico

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14222 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Os transportadores de medicamentos ideais apresentam uma alta capacidade de carga para minimizar a exposição de pacientes com materiais transportadores inativos e excessivos. A maior capacidade de carga imaginável poderia ser alcançada por nanocarreadores, que são montados a partir das próprias moléculas de carga terapêutica. Aqui, descrevemos nanopartículas de coordenação de zircônio (Zr) baseadas em ácido nucleico peptídico (PNA) que exibem carga muito alta de PNA de \(>\,94\%\) w/w. Esta classe de nanomateriais híbridos metal-orgânicos estende o enorme espaço composto de polímeros de coordenação em direção a ligantes oligonucleotídicos bioativos. A arquitetura de PNAs de cadeia simples ou dupla foi sistematicamente variada para identificar critérios de projeto para a automontagem orientada por coordenação com nós Zr (IV) à temperatura ambiente. Funções de ácido carboxílico aromático, servindo como bases de Lewis, e um processo de síntese em duas etapas com pré-formação de \(Zr_{6} O_{4} (OH)_{4}\) revelaram-se decisivos para o sucesso da montagem de nanopartículas. A microscopia confocal de varredura a laser confirmou que as nanopartículas de PNA-Zr são prontamente internalizadas pelas células. Nanopartículas de PNA-Zr, revestidas com um lipopeptídeo catiônico, entregaram com sucesso uma sequência de PNA antisense para correção de splicing da mutação do intron \(\beta\)-globina IVS2-705 em uma linha celular repórter funcional e troca de splice mediada via interação com o maquinaria de splicing de mRNA endógeno. As nanopartículas de PNA-Zr apresentadas representam uma plataforma bioativa com alta flexibilidade de design e extraordinária capacidade de carga de PNA, onde o ácido nucleico constitui parte integrante do material, em vez de ser carregado em sistemas de entrega passivos.

Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são materiais híbridos inorgânico-orgânicos compostos de íons metálicos ou aglomerados metálicos e ligantes orgânicos com funções de base de Lewis. A automontagem orientada pela coordenação dos ligantes orgânicos e nós metálicos leva à criação de estruturas bidimensionais ou tridimensionais altamente ordenadas, em muitos casos porosas . Embora os MOFs sejam estruturas predominantemente cristalinas, MOFs não cristalinos, como MOFs amorfos, líquidos MOF, vidros MOF e outros polímeros de coordenação, são relatados na literatura . A versátil estratégia de montagem permite a criação de materiais híbridos com uma variedade de características, selecionando unidades construtivas adequadas4. Essa flexibilidade de design cria um enorme espaço composto com um grande número de MOFs gerados e polímeros de coordenação para diversos fins . No contexto de aplicações biomédicas, os MOFs e os polímeros de coordenação foram concebidos como transportadores para fármacos ou biomoléculas de pequenas moléculas, bem como estruturas com propriedades fotossensibilizantes, intensificadoras de radiação e de bioimagem9,10,11,12,13,14, 15,16,17. UiO-66, construído a partir de aglomerados hexanucleares de óxido de zircônio \((Zr_6 O_4 (OH)_4)\) e ácido tereftálico (TPA), pertence ao conjunto de MOFs mais intensamente pesquisados ​​. Devido à síntese simples, estabilidade excepcional e área superficial muito elevada, o UiO-66 e seus derivados também foram frequentemente avaliados para utilização como transportadores de medicamentos . Um parâmetro geralmente crítico para a aplicação de nanofármacos é representado pela potencial toxicidade do material. No caso dos MOFs, a tolerabilidade dos componentes individuais, bem como a nanotoxicidade das partículas montadas, devem ser levadas em consideração21. O Zr está presente em sistemas biológicos e apresenta toxicidade moderadamente baixa, conforme encontrado em estudos histológicos e citológicos22. Os MOFs baseados em Zr geralmente possuem baixa toxicidade relacionada ao componente metálico, embora os graus de biocompatibilidade possam variar dependendo dos componentes do ligante orgânico e das estruturas individuais . Uma estratégia para superar alguns problemas de toxicidade é a utilização de ligantes orgânicos endógenos bem tolerados, como aminoácidos25,26,27, peptídeos28,29,30, proteínas31,32 ou nucleobases33,34 para a geração de “Bio-MOFs”35, 36. No entanto, mesmo no caso de nanomateriais bem tolerados, uma elevada capacidade de carga do medicamento e uma exposição mínima dos pacientes ao material transportador excessivo são favoráveis ​​para prevenir reações adversas. Teoricamente, a carga máxima de medicamento poderia ser alcançada por nanomateriais formados pelas próprias entidades bioativas. Nanofármacos metal-orgânicos construídos a partir de moléculas de medicamentos com funções de base de Lewis que se reúnem em nanopartículas de coordenação com íons metálicos aproximam-se dos nanocarreadores previstos com capacidade de carga máxima . Embora este conceito já tenha sido realizado com terapêuticas de baixo peso molecular, não foram relatados polímeros de coordenação contendo ligantes baseados em biomoléculas bioativas ou análogos sintéticos.