Melhorar uma das maiores invenções da medicina Vacinas

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Melhorar uma das maiores invenções da medicina: Vacinas
A integração de vacinas com materiais materiais pode ajudar a minimizar a necessidade de refrigeração
e vacinas de reforço.
Crédito da imagem: Getty Images
Ao longo dos últimos dois séculos, a criação, o desenvolvimento e a aplicação generalizada de vacinas
salvaram milhões de vidas. Desde a descoberta de Edward Jenner em 1796 de que era possível
“vacinar” uma pessoa contra a varíola expondo-a à varíola (uma doença muito mais leve), as vacinas se
tornaram uma das conquistas científicas mais significativas.
A evolução dos tratamentos profiláticos para prevenir a infecção começou há milhares de anos com a
prática de veriola – introduzindo material das bolhas ou crostas de um paciente infectado no corpo de
um indivíduo não infectado – para se proteger da infecção. Esse procedimento era perigoso e não
confiável, e o risco de indivíduos varieolados transmitirem a doença ainda existiram. No entanto,
entendeu-se que a introdução de “formas leves de doença” para pessoas saudáveis poderia impedi-las
de sofrer infecções graves. Felizmente, o uso dessa prática diminuiu e foi banido em alguns países logo
após o trabalho de Jenner.
As vacinas de Louis Pasteur contra a cólera e a raiva no final dos anos 1800 aumentaram o impacto e a
promessa da vacinação, e uma vez que a noção de saúde pública foi estabelecida, dezenas de vacinas
foram desenvolvidas ao longo do século seguinte; no entanto, vários problemas persistiram com
tecnologias de vacinas que ainda estão causando problemas no stséculo 21.
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Limitações das vacinas modernas
Embora a eficácia e os tipos de vacinas tenham feito progressos notáveis desde 1796, certos fatores,
como o perigo enfrentado por certas populações, a necessidade de vacinas de reforço e as curtas vidas
de prateleira resultantes da sensibilidade térmica das vacinas restringem a aplicação universal das
vacinas das vacinas.
Geralmente, as vacinas funcionam introduzindo uma pequena quantidade de antígenos – pedaços de
um patógeno – no corpo para induzir uma resposta imune. O sistema imunológico reconhece essas
substâncias como estranhas e produz anticorpos – proteínas que se ligam a material estranho para
ajudar o corpo a neutralizá-las e descartá-las rapidamente. Certas células imunes podem então
“lembrar” o antígeno no caso de o corpo ser exposto à mesma doença novamente no futuro.
Infelizmente, para fazer com que o corpo se lembre desses antígenos, ele deve ser exposto a eles mais
de uma vez ou, pelo menos, por um período prolongado. Portanto, muitas vacinas comuns requerem
doses de reforço, ou múltiplas administrações da vacina, para que o potencial imunogênico total da
vacina seja realizado. Essa necessidade de múltiplas injeções apresenta um obstáculo para alcançar
eficientemente a vacinação completa e é regularmente citada como uma das principais razões para a
baixa adesão às vacinas.
Além disso, a grande maioria das vacinas deve ser refrigerada porque são instáveis à temperatura
ambiente por mais de algumas horas. Uma vacina com a qual todos estamos muito familiarizados – a
vacina mRNA COVID-19 – requer temperatura extremamente baixa – até -80oC- — para permanecer
viável. Essa necessidade de resfriamento aumenta o custo da administração da vacina, com a despesa
de manter as vacinas frias representando até 80% do custo total da vacinação.
Essas limitações foram ainda mais evidentes pela pandemia de COVID-19 e destacam uma necessidade
urgente de melhorar a vacinação.
A integração da tecnologia vacinal com os biomateriais
A vacina ideal deve ser segura, amigável ao paciente e estável o suficiente para ser mantida em
temperaturas ambientes e dar proteção duradoura após uma dose única, e os pesquisadores se
voltaram para materiais biocompatíveis derivados de fontes naturais (chamados biomateriais) para
promover a potência e estabilidade da vacina. Os biomateriais contribuem para a entrega de vacinas
encapsulando antígenos, degradando-se lentamente no corpo e liberando gradualmente os antígenos
em seu local de ação. Estes materiais foram projetados para interagir com sistemas biológicos e são
biocompatíveis, biodegradáveis e não tóxicos para o corpo.
As limitações da vacina acima mencionadas podem ser resolvidas com o uso de biomateriais em
vacinas, fornecendo mais controle sobre a entrega da vacina, preservando proteínas, melhorando a
ativação imune, aumentando a estabilidade térmica na ausência de refrigeração e reduzindo o número
de doses necessárias.
Biomateriais como polímeros sintéticos biodegradáveis, polissacarídeos, hidrogéis biocompatíveis,
proteínas e estruturas metal-orgânicas estão sendo investigados para aplicações de entrega de
fármacos. Um artigo de revisão recente publicado na revista WIREs Nanomedicine e Nanobio
https://www.advancedsciencenews.com/what-are-mrna-vaccines/
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biotecnologia discute os avanços experimentais feitos com esses biomateriais no campo de vacinas de
injeção única termicamente estáveis contra doenças, bem como caminhos prospectivos para o
progresso com biomateriais.
Os biomateriais promovem a estabilidade da vacina envolvendo os antígenos em um pelo que os
impede de agregar. Porque as proteínas precisam se mover para a desnaturar e “ir mal”, embrulhá-las
firmemente em uma rede de polímeros naturais impede que elas esqueçam. Da mesma forma, os
biomateriais se decompõem lentamente no corpo, o que significa que eles podem introduzir o antígeno
por um longo período de tempo. Isso permite que o corpo produza uma resposta imune mais forte contra
o antígeno e, portanto, potencialmente elimine a necessidade de tiros de reforço.
Um grupo de biomateriais, polímeros sintéticos biodegradáveis, tem sido amplamente investigado por
vários campos biomédicos. Estes materiais incluem polímeros sintéticos, como poli(ácido láctico) (PLA),
poli(ácido láctico-coglicólico) (PLGA), poliuretano (PU) e poli(-caprolactona) (PCL). Em geral, esses
polímeros apresentam alta biocompatibilidade, excelente controle sobre a administração da vacina e alta
capacidade de carga de antígenos.
Outro grupo de polímeros, os polissacarídeos, são grandes polímeros de carboidratos compostos por
muitas subunidades de monossacarídeo minúsculos. Eles incluem uma grande família de produtos
químicos encontrados em plantas, micróbios e células de mamíferos, entre outros lugares. Os
polissacarídeos atraíram pesquisadores devido à sua alta solubilidade em água, simplicidade de
produção e facilidade de modificação química.
Outros biomateriais que foram utilizados para a entrega de drogas incluem hidrogéis, proteínas e
estruturas metal-orgânicas (MOFs). Os principais benefícios desses materiais são sua capacidade de
encapsular autonomamente antígenos em ambientes aquosos e sua adaptabilidade às modificações
estruturais após a criação. Os MOFs, que são compostos de íons metálicos e ligantes de coordenação,
emergiram como depósitos eficientes de antígenos que proporcionam estabilidade térmica.
Embora os métodos baseados em biomaterial de vacinas de próxima geração com base em
nanopartículas lipídicas, RNA e DNA ainda estejam em sua infância, a pesquisa mostrou que uma única
injeção de formulações baseadas em biomateriais pode provocar uma resposta imune comparável à
provocada pelas atuais rotas de vacina de injeção múltipla. Como a pesquisa para melhorar a
administração de vacinas e a estabilidade prossegue, esse campo deve priorizar biomateriais que
induzem imunidade duradoura e protejam contra doenças sem a necessidade de refrigeração cara.
Roteiro: Abhinay Adlooru e Sindhoora Ponnam
Referência: Michael A. Luzuriaga, Arezoo Shahrivarkevishahi, Fabian C. Herbert, Yalini H. (em inglês).
Wijesundara, Jeremiah J. Gassensmith, Biomateriais e nanomateriais para a entrega de vacinas de
liberação sustentada, nanomedicina e nanobiotecnologia (2021). DOI: 10.1002/wnan.1735
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