Exossômico de bioengenharia

Aug 14, 2023

Pesquisa Médica Militar, volume 10, número do artigo: 19 (2023) Citar este artigo

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Uma estratégia bioinspirada foi recentemente desenvolvida para camuflar nanocarreadores com biomembranas, como membranas celulares naturais ou membranas derivadas de estrutura subcelular. Esta estratégia confere aos nanomateriais camuflados propriedades interfaciais melhoradas, direcionamento celular superior, potencial de evasão imunológica e duração prolongada da circulação sistêmica. Aqui, resumimos os avanços recentes na produção e aplicação de nanomateriais exossômicos revestidos por membrana. A estrutura, as propriedades e a maneira como os exossomos se comunicam com as células são revisadas primeiro. Isto é seguido por uma discussão sobre os tipos de exossomos e seus métodos de fabricação. Em seguida, discutimos as aplicações de exossomos biomiméticos e nanocarreadores revestidos de membrana em engenharia de tecidos, medicina regenerativa, imagem e tratamento de doenças neurodegenerativas. Finalmente, avaliamos os desafios atuais associados à tradução clínica de nanoveículos biomiméticos exossômicos projetados para superfície de membrana e avaliamos o futuro desta tecnologia.

Os nanomateriais têm potencial para serem usados ​​para diagnosticar e tratar várias doenças humanas devido à sua capacidade única de fornecer moléculas bioativas terapêuticas a locais alvo [1,2,3,4]. Estratégias de tratamento utilizando nanomateriais demonstraram maior eficácia e segurança quando comparadas às terapias convencionais [5,6,7,8,9]. Apesar das muitas aplicações potenciais de nanopartículas (NPs) na medicina, o seu uso clínico é limitado devido à sua fraca biocompatibilidade e incapacidade de atravessar barreiras biológicas. Devido à sua natureza estranha, os nanomateriais abióticos são rapidamente eliminados pelo sistema fagocitário mononuclear do corpo, resultando em uma curta duração da circulação sistêmica e redução da eficácia de entrega aos locais-alvo [10].

Para contornar esses obstáculos, estudos recentes concentraram-se na camuflagem de NPs abióticos com membranas celulares biológicas, como as dos glóbulos vermelhos [11], glóbulos brancos [12], plaquetas [13], células-tronco [14] ou células cancerígenas. [15], para melhorar as interações in vivo e a biofuncionalidade. Isso envolve a funcionalização da superfície dos NPs com uma membrana celular por meio de abordagens de cima para baixo [12, 16]. Esta abordagem promissora de mimetização de células permite que os NPs adquiram as propriedades biológicas inerentes às membranas das células progenitoras. Ao cobrir os NPs com uma membrana celular natural, o perfil antigênico e as propriedades interfaciais da célula progenitora podem ser fielmente preservados e transferidos para os NPs abióticos [4, 17].

Outra variedade de tecnologias biomiméticas e inspiradas na natureza utiliza membranas de estruturas subcelulares. Recentemente, membranas exossômicas atraíram considerável interesse para uso como revestimentos de nanomateriais [18, 19]. Os exossomos são produzidos pelas células e possuem tamanhos ideais em nanoescala. As membranas exossomais são mais biomiméticas que as membranas sintéticas quando usadas para revestir NPs. A extração de membrana de exossomos não requer técnicas agressivas, como extrusão ou sonicação, que são frequentemente empregadas para extração de membrana celular e derivação de nanovesículas. Os exossomos são excelentes mensageiros intercelulares otimizados para comunicação e interação intercelular [20, 21]. Por estas razões, o revestimento de NPs com membranas de exossomos secretados naturalmente oferece muitas vantagens em relação ao uso de membranas celulares naturais. Essas vantagens incluem direcionamento intrínseco, captação específica de células, circulação sistêmica prolongada, biocompatibilidade aprimorada, estabilidade e evasão imunológica. NPs revestidas com membrana exossômica demonstraram resultados emocionantes, melhorando a eficácia terapêutica e reduzindo a toxicidade fora do alvo em tecidos saudáveis ​​(Fig. 1) [18, 19, 21].

Nanossistemas revestidos por membrana exossômica são ferramentas nanotecnológicas promissoras para aplicações biomédicas. Representação dos benefícios biológicos dos nanossistemas revestidos por membrana exossômica, incluindo características intrínsecas de direcionamento ao tecido e acumulação específica de tecido, circulação sanguínea prolongada e maior biocompatibilidade, estabilidade e habilidades de evasão imunológica, bem como suas aplicações em ambientes biomédicos