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Um grupo de cientistas da Academia Russa de Ciências (ICG SB RAS) e do TSU Biological Institute estabeleceu um caminho através do qual as nanopartículas de vírus e substâncias orgânicas e inorgânicas do ambiente entram no cérebro. Além disso, os pesquisadores relatam uma maneira simples e barata de bloquear sua entrada. Os dados obtidos pelo projeto podem desempenhar um papel importante em medicamentos e produtos farmacêuticos, onde as nanopartículas são cada vez mais usadas para o diagnóstico e tratamento de doenças graves.
"Há um grande número de nanopartículas de uma ampla variedade de elementos químicos e seus compostos no ambiente, variando de inofensivo a tóxico, por exemplo, óxidos de metais pesados", diz Mikhail Moshkin, diretora do Centro de Recursos Genéticos de Animais de Laboratório da o ICG SB RAS. "Os cientistas acumularam dados que indicam o efeito adverso das nanopartículas, por exemplo, pessoas que vivem a menos de 50 metros de grandes rodovias podem desenvolver doenças neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson e outras) devido ao acúmulo de partículas nanizadas no cérebro".
Os pesquisadores procuraram determinar como as nanopartículas entram no cérebro. Eles não conseguem penetrar nos pulmões e vasos sanguíneos porque a barreira hematoencefálica os bloqueia do cérebro. Experimentos realizados em roedores ajudaram a calcular a trajetória do movimento das nanopartículas.
Os pesquisadores introduziram uma solução com nanopartículas nas cavidades nasais de animais de laboratório e usaram a ressonância magnética (RM) para monitorar sua dispersão pelas estruturas do cérebro. Estudos mostraram que as partículas aparecem no bulbo olfativo dentro de três horas. A concentração aumenta e atinge um máximo após 12 horas no hipocampo, giro dentado e outras estruturas cerebrais; a carga máxima é observada após três a quatro dias. O movimento corresponde à trajetória das conexões nervosas do sistema olfativo.
Além disso, os pesquisadores descobriram que as partículas que se movem dentro da fibra nervosa podem passar por sinapses que conectam vários neurônios. Acontece que nem todas as nanopartículas superam a transmissão sináptica, por exemplo, o óxido de manganês passa por sinapses, mas o dióxido de silício (areia) não. A razão foi determinada análise proteômica conduzida por cientistas da Universidade Erasmus de Roterdã; mostrou que o óxido de manganês, diferentemente da areia, se liga efetivamente à proteína AP-3, que está envolvida nos processos de transmissão sináptica .
"As falhas experimentais geralmente estão no caminho de um resultado interessante", diz Mikhail Moshkin. "Nossos pesquisadores queriam obter um efeito neurobiológico real da entrada de nanopartículas no cérebro. Em um experimento, os ratos foram injetados nasalmente com partículas de óxido de manganês por um mês. Mas nada mudou no comportamento dos ratos. E, como um O estudo de ressonância magnética mostrou que, no cérebro desses camundongos, não havia áreas de acúmulo de manganês com contraste magnético, além disso foi estabelecido que uma única injeção de nanopartículas na cavidade nasal bloqueia quase completamente sua captura e entrada no cérebro durante a administração subsequente. Esses resultados deram origem a um estudo sistemático de fatores que afetam o transporte de nanopartículas da cavidade nasal para o cérebro ".
Existem dois grupos de fatores: o primeiro são substâncias que afetam o estado da camada mucosa que cobre as extremidades dos neurônios olfativos e o segundo são substâncias que afetam o potencial de membrana dos receptores olfativos. Como resultado, foi possível encontrar combinações de compostos químicos que bloqueiam completamente ou aumentam significativamente o transporte de nanopartículas da cavidade nasal para o cérebro .
Uma descoberta igualmente importante foi o fato de que a introdução de algumas nanopartículas no nariz de roedores correspondeu à temperatura do corpo diminuindo rapidamente em vários graus. Ao longo do caminho, os pesquisadores estabeleceram a ocorrência de uma saída de líquido cefalorraquidiano.
"Verificou-se que no nariz há toda uma cascata de eventos. Os efeitos revelados são significativos para o desenvolvimento de novos métodos de termorregulação e a solução de um problema sério, o tratamento do edema cerebral", diz Mikhail Moshkin. "Agora, as nanopartículas estão sendo introduzidas em vários medicamentos para aumentar sua eficiência. Os dados obtidos ajudam a entender como a concentração dessas partículas aumenta e como elas podem ser introduzidas no corpo do paciente".
Quanto a novas pesquisas, os biólogos planejam estudar a penetração de vírus, especialmente a gripe. Esta informação é importante não apenas da ciência fundamental, mas também é necessária para o desenvolvimento de medidas preventivas que contribuam para a redução de epidemias.
Os cientistas também pretendem realizar pesquisas envolvendo pessoas de profissões de alto risco, bombeiros e soldadores, para testar o método recentemente descoberto de bloquear nanopartículas . Com base nos resultados obtidos, será possível desenvolver mecanismos para proteger as pessoas dos efeitos indesejáveis de tais partículas.
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Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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