Sílica torna possível vacina oral contra hepatite B

Para uma vacina por via oral fazer efeito é preciso fazer a substância que provoca a resposta à doença (antígeno) chegar ao intestino para ser absorvida, sem ser destruída na passagem pelo estômago. Assim, os cientistas desenvolvem adjuvantes, materiais microscópicos que protegem os antígenos. Um destes materiais é a sílica, que contem silício, elemento encontrado nas rochas. Por meio de uma técnica elaborada com a participação do Instituto de Física (IF) da USP, a sílica é usada em vacinas produzidas e testadas pelo Instituto Butantan. A técnica foi patenteada e sua aplicação mais recente é em uma vacina oral contra a hepatite B (hoje apenas injetável), que será testada após estudos que revelaram como a estrutura da sílica protege os antígenos da vacina.

Os estudos com a sílica começaram em 2004, a partir do contato da professora Márcia Fantini, do IF, que pesquisa caracterização de materiais, com o pesquisador Osvaldo Sant’Anna, do Instituto Butantan. “Nas vacinas administradas por via oral, o desafio é fazer o antígeno, substância que gera a resposta imune à doença, chegar ao intestino, onde será absorvido pelo organismo, sem ser destruído pelo suco gástrico ao passar pelo estômago”, diz Márcia. “Como a estrutura da sílica possui poros, ou seja, espaços vazios, surgiu a ideia de pesquisar se estes espaços poderiam servir como veículo protetor (adjuvante) dos antígenos da vacina.”

No Instituto Butantan, descobriu-se que a sílica, além de proteger o antígeno, ativava o sistema imunológico, melhorando a eficácia da vacina. Ao mesmo tempo, no IF, foi desenvolvida uma formulação de sílica para receber o antígeno. “Para fazer o ‘molde’ da sílica, é usado um polímero, imerso em uma solução ácida. O polímero, ao mesmo tempo, atrai e repele a água, o que forma uma estrutura em forma de micelas”, conta a professora. As micelas possuem uma “cabeça” que atrai a água e uma “cauda” que repele a água.

Protegendo antígenos

Professora Márcia Fantini, do IF, aponta que poros da sílica
podem ser utilizados para proteger o antígeno na passagem pelo
estômago – Foto: Marcos Santos / USP Imagens

“Ao polímero é adicionada uma fonte de silício (a pesquisa utilizou um produto químico conhecido por tetra-etil orto-silicato), que se agrupa ao redor das micelas organizadas, e a solução é levada para uma autoclave”, relata Márcia. “Removida da autoclave e lavada, a estrutura formada é seca e aquecida, eliminando o polímero e deixando apenas a sílica, que tem uma estrutura tubular em forma de colmeia com poros, que são vazios onde os antígenos poderão ser encapsulados”.

O desenvolvimento da sílica como adjuvante de vacinas teve a colaboração do Instituto de Química (IQ) da USP e do laboratório farmacêutico Cristália, e a técnica foi patenteada. “Inicialmente, ela foi testada em formulações injetáveis, para facilitar a absorção, com a proteína intimina beta, relacionada à absorção no intestino da Escherichia Coli, bactéria causadora de diarreia infantil, e proteínas de veneno de cobra”, afirma a professora. “Depois foi criada a vacina oral para hepatite B, e no momento são pesquisadas as de difteria e tétano. No futuro, a intenção é criar uma vacina tríplice oral para essas três doenças”. As vacinas para hepatite B disponíveis atualmente são todas injetáveis.

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As pesquisas da vacina para hepatite exigiram técnicas mais avançadas de visualização para identificar com precisão onde o antígeno estava posicionado dentro da sílica. “A estrutura do material é similar à de uma colmeia, formada por um conjunto de nanotubos com poros, ou seja, vazios por dentro”, explica Márcia. “Medir o diâmetro desses poros é importante para saber se há espaço para acomodar os antígenos.”

Esquema mostra como a vacina oral contra a hepatite B atua no organismo, desde a chegada do antígeno protegido pela sílica no intestino delgado, onde é absorvido, passando a estimular as células de defesa que combatem a doença – Infografia: Beatriz Abdalla/Jornal da USP

Estruturas microscópicas

No caso da vacina contra difteria, o antígeno é pequeno, e cabe dentro dos mesoporos da sílica, de diâmetro médio em torno de 10 nanômetros (nm). “A técnica de produção da sílica permite obter poros maiores (mesoporos), com 20 ou 30 nm. O material ainda possui microporos, menores que 2 nm, e macroporos, maiores que 50 nm”, aponta Márcia. “O antígeno da vacina da hepatite B é maior que 10 nm, e não se tinha ideia de como ele estava envolvido dentro da sílica.”

Por meio da utilização de técnicas avançadas de caracterização de materiais (microscopia eletrônica de transmissão com varredura, espectroscopia de absorção de raios X, imageamento por contraste de fase por raios X e tomografia de nêutrons), descobriu-se que o antígeno não estava dentro dos nanotubos de sílica, mas fora deles. “Na verdade, o antígeno fica encapsulado no espaço entre os nanotubos, o que sob certas condições especiais de preparação também garante a proteção na passagem pelo estômago”, ressalta a professora. A descoberta é descrita em artigo veiculado na revista Scientific Reports, publicado em 15 de abril.

Os experimentos de visualização do antígeno foram realizados pelo pesquisador Martin Rasmussen, que estagiou no IF durante o mestrado, com supervisão de Heloísa Bordallo, do Instituto Niels Bohr, da Universidade de Copenhagen (Dinamarca), em equipamentos instalados em laboratórios na Suíça, França e Alemanha. “A sílica também facilita o armazenamento das vacinas, pois exige uma temperatura de refrigeração em torno de 4 graus Celsius (oC) em pH neutro”, observa Márcia. “Agora, a vacina contra hepatite B será submetida a testes clínicos. No futuro, o desenvolvimento dos adjuvantes poderá levar à aplicação de vacinas exclusivamente por via oral.”

Mais informações: e-mail mfantini@usp.br, com a professora Márcia Fantini.

Infografia: Beatriz Abdalla / Jornal da USP

 

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Imagem: Kateryna Kon/123RF

Fonte: Jornal da USP

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