Medo de agulhas? Um sopro de gás pode um dia entregar sua vacina

Yalini Wijesundara olhou para a pistola de ar em seu laboratório.

O diretor de seu laboratório, Jeremiah Gassensmith, o construiu no calor do tédio induzido pela pandemia, espalhando sal de mesa em seu escritório doméstico. Assim que o bloqueio terminou, ele o trouxe para seu laboratório de bioquímica e pediu a Wijesundara que encontrasse um propósito de pesquisa para ele.

Wijesundara, então estudante do primeiro ano de pós-graduação na Universidade do Texas em Dallas, acabara de se mudar do Sri Lanka para o Texas. Ela se sentia como um peixe fora d'água, ainda tentando descobrir como o laboratório funcionava. Não se apresse, Gassensmith disse a ela. Você vai descobrir.

Dois anos depois, Wijesundara decifrou o código. Ela trouxe vida nova à velha pistola de ar de Gassensmith, criando um sistema para administrar vacinas com um sopro de gás. É menos doloroso do que as vacinas de agulha tradicionais, disse Wijesundara, comparável a ser atingido por uma bala Nerf. A pesquisa foi publicada na revista Chemical Science no ano passado.

Há um longo caminho a percorrer antes que as pessoas possam receber vacinas de sopro de gás, mas Wijesundara e Gassensmith estão empenhados em criar uma maneira menos assustadora de fornecer medicamentos que salvam vidas.

“Precisamos avançar em nossa capacidade de tornar a vacinação o mais indolor … possível”, disse Gassensmith.

Brinquedos e química

Antes de se mudar para o Texas, Wijesundara estudou estruturas metal-orgânicas, ou MOFs, na Universidade de Peradeniya, no Sri Lanka. MOFs são íons metálicos e moléculas orgânicas semelhantes a bastões que, como brinquedos de brinquedo, se juntam para construir gaiolas complexas. Essas gaiolas podem conter gases, proteínas e até mesmo DNA. Ao selecionar um programa de doutorado, Wijesundara viu que o laboratório de química de Gassensmith na UTD projetou "gaiolas" de MOF para conter vacinas em pó estáveis ​​em prateleira. Foi um ajuste perfeito.

Considerando a pistola de ar, Wijesundara se perguntou se ela poderia lançar as vacinas em pó nas pessoas.

Ela mergulhou na história das vacinas e descobriu que os injetores de vacina de alta pressão se tornaram populares na década de 1950. Esses injetores usavam um fluxo de líquido em alta velocidade para impulsionar as vacinas através da pele. Esses injetores líquidos não eram apenas dolorosos, mas os fluidos corporais também podiam esguichar de volta para os bicos injetores, promovendo a disseminação de doenças como hepatite B e C.

"[Percebi] que podemos resolver esse problema", disse Wijesundara, "porque estamos usando uma [vacina] sólida que não apresenta problemas de pulverização".

Uma 'pequena bala terapêutica'

Wijesundara descobriu a pressão e a distância ideais da pele para impulsionar uma vacina com a pistola de ar, que ela modificou para criar o "MOF-jet". Ela usou um MOF que contém zinco – um mineral encontrado em todo o corpo – para transportar a vacina. Ela também ajustou o bico da arma para segurar a vacina até a injeção.

Com o apertar de um botão, a válvula do jato MOF abre e fecha rapidamente, disparando uma "bala" de vacina dentro de uma gaiola de zinco. Uma vez que a gaiola entra na pele, os sais em nossos fluidos cutâneos separam a gaiola, liberando a vacina.

Wijesundara e Gassensmith testaram o MOF-jet em células vegetais e camundongos com uma proteína comumente usada em experimentos com vacinas.

Durante os testes, Wijesundara e Gassensmith descobriram outra propriedade útil do MOF-jet. Quando a vacina foi lançada através da pele usando um gás ácido como o dióxido de carbono, a gaiola de zinco se dissolveu rapidamente e liberou seu conteúdo em 24 horas. Mas quando eles usaram um gás mais neutro como o ar, a gaiola quebrou lentamente em uma ou duas semanas.

"Você pode controlar efetivamente se deseja ou não o medicamento agora ou se deseja que o medicamento seja liberado lentamente ao longo de um período de tempo", disse Gassensmith.

Muitas equipes de pesquisa estão explorando novas maneiras de fornecer medicamentos e vacinas, de acordo com Tim Corcoran, professor associado de bioengenharia do Centro Médico da Universidade de Pittsburgh. Adesivos transdérmicos que podem transferir medicamentos através da pele e "microagulhas" ultrafinas são dois métodos que estão sendo estudados.

Embora a pesquisa de Wijesundara e Gassensmith esteja nos estágios iniciais, Corcoran disse que o design das partículas MOF e a liberação programada de seu conteúdo adicionam algo novo ao campo.