Nanonitrator: Novo potencializador dos efeitos protetores do nitrato inorgânico, baseado em uma abordagem de aprendizado de enxame

Jul 07, 2023

12 de maio de 2023

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por Science China Press

A radioterapia é atualmente a principal forma de tratamento para neoplasias malignas de cabeça e pescoço, como o carcinoma de nasofaringe. Dentro do campo de radiação de um tumor, as glândulas salivares freqüentemente sofrem danos substanciais após a irradiação, resultando em xerostomia e uma série de síndromes orais, que impactam seriamente a qualidade de vida dos pacientes.

Em 1998, a equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Songlin Wang estabeleceu um modelo de porcos em miniatura para simular lesões clínicas nas glândulas salivares induzidas por radiação na região da cabeça e pescoço. O modelo foi empregado em uma série de estudos sobre o mecanismo de lesões das glândulas salivares induzidas por radiação, bem como a reconstrução funcional das glândulas danificadas.

A equipe descobriu que a suplementação exógena de nitrato inorgânico pode proteger significativamente a morfologia e a função das glândulas salivares de lesões por radiação, sugerindo um novo modo de prevenção e tratamento.

A maioria dos estudos experimentais existentes sobre a terapia com nitrato inorgânico baseia-se na administração oral, incluindo a adição de nitratos aos alimentos e à água potável. Os nitratos administrados por via oral têm baixa biodisponibilidade, metabolismo rápido e alta flutuação in vivo, dificultando a obtenção de concentrações farmacodinamicamente ativas. Para resolver esses problemas e facilitar as aplicações clínicas, a equipe desenvolveu com sucesso um sistema de previsão de combinação de medicamentos baseado no aprendizado de enxames.

Usando um modelo de aprendizagem profunda, o sistema foi treinado em dados de interação droga-via para construir uma rede droga-via. Uma rede neural convolucional gráfica foi usada para construir uma rede droga-alvo para descobrir combinações ótimas de drogas. O sistema foi usado para identificar com sucesso a vitamina C como o medicamento ideal para co-administração com nitrato de sódio. Esta descoberta fornece novas ideias e métodos para co-administração de drogas, com importantes implicações clínicas para a prevenção de várias doenças.

A partir disso, a proporção ideal de nitrato para vitamina C foi determinada usando a tecnologia de microencapsulação para triagem e otimização da formulação de liberação controlada. Assim, uma nanodroga hidrofóbica chamada Nanonitrator foi preparada, usando uma solução de material de núcleo contendo nitrato de sódio, vitamina C e quitosana 3000, enquanto carboximetilcelulose de sódio (Na-CMC) e pectina foram usados ​​como materiais de parede.

Os materiais do núcleo e da parede foram misturados, liofilizados e triturados em forma de pó. Os vários valores de pH de soluções gastrointestinais testados in vitro confirmaram que o Nanonitrator é adequado em formas farmacêuticas orais.

Devido à sua capacidade de aumentar significativamente a transdução de sinal da via PI3K-Akt, o Nanonitrator exibiu melhores efeitos na manutenção da homeostase intracelular do que o nitrato de sódio sozinho ou o nitrato de sódio combinado em uma mistura física com vitamina C em doses orais equivalentes. O nanonitrator reduziu o estresse oxidativo induzido por radiação nas células da glândula salivar, reduziu o conteúdo de ROS, manteve a homeostase do cálcio celular, protegeu a morfologia e função mitocondrial e diminuiu o número de células apoptóticas.

Esses resultados sugerem que o Nanonitrator pode ser desenvolvido como uma nova terapia de múltiplas aplicações, com potencial para desempenhar um papel importante na prevenção e tratamento de doenças crônicas relacionadas. Além disso, este estudo fornece novas ideias para o desenvolvimento de novos medicamentos baseados em sais inorgânicos.