O grafeno, uma das formas cristalinas do carbono, compartilha características estruturais com o diamante e o grafite, apresentando uma estrutura laminar extremamente fina e com vasta área superficial. Essa configuração lhe confere elevada resistência mecânica, boa estabilidade térmica e alta condutividade eletrônica.
Graças às suas propriedades físico-químicas singulares, as nanomoléculas baseadas em grafeno possuem grande potencial para múltiplas aplicações. Embora sejam amplamente conhecidas na tecnologia, como na fabricação de baterias, o grafeno também está sendo intensamente investigado na área biomédica, particularmente em sistemas destinados à entrega e liberação de fármacos.
Essas nanopartículas funcionam como veículos capazes de transportar moléculas de medicamentos através do corpo. Para otimizar essa função, os nanomateriais são combinados com dendrímeros — macromoléculas sintéticas complexas, caracterizadas por uma estrutura altamente ramificada e regular —, o que melhora significativamente sua solubilidade e facilita a interação com as biomoléculas presentes no organismo.
Por ser composto unicamente por carbono e hidrogênio, o grafeno possui uma composição similar à maioria das estruturas encontradas nas células humanas e, por isso, não é classificado como tóxico, evitando assim a ativação de respostas imunes no corpo.
Neste cenário, a pesquisadora Beatriz Fumelli, pós-doutoranda do Instituto de Ciência Biomédicas da USP, iniciou seus estudos focados no potencial biotecnológico dessa estrutura. Ela investigou nanopartículas denominadas "GOXP", que são formadas por óxido de grafeno (GOX) associado ao dendrímero poliamidoamina (PAMAM), utilizando-as como suporte para um fármaco com ação antitumoral. Contudo, antes de chegar a este ponto, Fumelli trilhou um extenso percurso científico.
A trajetória científica começou em 2017, quando Fumelli estava cursando graduação em Ciências Biológicas. Nessa fase inicial, seu foco era compreender como esses nanomateriais interagem com sistemas biológicos, especificamente com células tumorais associadas ao câncer de mama.
A pesquisadora ressalta que, em um cenário ideal, a nanopartícula não deveria exercer nenhuma ação sobre as células, o que implica que, ao ser usada como transportador de um fármaco, ela deve interagir o mínimo possível com o organismo, sem causar danos celulares.
A GOXP empregada nos experimentos foi desenvolvida pela equipe do professor Devaney do Carmo, pertencente à Universidade Estadual de São Paulo (UNESP). Em testes laboratoriais, diferentes quantidades de nanopartículas de grafeno foram aplicadas a células de câncer de mama. Os resultados demonstraram que essas nanopartículas não apenas se fixaram na superfície das células, mas também foram absorvidas por elas, um aspecto crucial para um sistema de entrega de medicamentos.
Mesmo em altas concentrações, o nanomaterial exibiu um baixo efeito citotóxico, resultando na morte de uma pequena parcela das células tumorais, além de induzir modificações morfológicas que alteraram seu formato e dimensão. Não obstante, os achados gerais apontam para uma baixa interferência das nanopartículas nas linhagens celulares que foram testadas.
Para analisar detalhadamente o comportamento das células de câncer de mama expostas à GOXP, os pesquisadores recorreram à microscopia em tempo real. Este método permitiu observar a reação das células tumorais no exato momento da interação com as nanopartículas. A observação confirmou que o nanomaterial se adere à superfície celular, o que facilita sua internalização na forma de aglomerados, os quais, subsequentemente, se fragmentam em grupos menores.
Neste experimento, os cientistas constataram que as células transferem esses aglomerados para suas células-filhas, um processo comparado a uma "herança", o que fortalece o potencial deste material como uma ferramenta terapêutica relevante.
Considerando que as células cancerígenas se multiplicam com grande rapidez, a GOXP permitiria que o medicamento internalizado fosse distribuído para as novas células geradas após a divisão celular. Beatriz aponta que "isso abre uma janela terapêutica muito interessante".
Após a análise aprofundada das características das nanopartículas de grafeno e a confirmação de seu potencial biotecnológico, os pesquisadores procederam ao teste da GOXP carregada com um fármaco antitumoral, a doxorrubicina (DOX). Vários ensaios foram conduzidos tanto na USP quanto na Universidade de Groningen, na Holanda, onde Fumelli realizou seu doutorado. Eles avaliaram a eficácia desse tratamento em células de diversos tipos de câncer de mama.
Os pesquisadores notaram que o fármaco ligado à GOXP mostrou-se mais eficiente quando comparado ao seu uso isolado, eliminando um número maior de células tumorais nos tratamentos baseados em grafeno. Adicionalmente, a DOX foi liberada das nanopartículas de modo gradual, promovendo a morte celular progressiva ao longo do tempo.
Fumelli enfatiza ainda que a linhagem celular de câncer de mama triplo-negativo — um subtipo mais agressivo da doença para o qual ainda não há tratamento específico — demonstrou maior suscetibilidade à doxorrubicina ligada à GOXP, sinalizando uma maior sensibilidade dessa linhagem ao tratamento mediado pelo nanomaterial.
Em resumo, estes resultados sugerem que o GOXP funciona como uma plataforma de administração de fármacos que é eficaz e biocompatível, posicionando-o como uma ferramenta promissora para aplicações biomédicas. No entanto, são necessários estudos adicionais, tanto in vitro quanto in vivo, utilizando modelos animais, para compreender completamente o comportamento da GOXP no organismo, avaliando sua farmacocinética, biodistribuição, eficácia e características de biocompatibilidade.