Distribuição de nanopartículas de drogas - Nanoparticle drug delivery
Os sistemas de entrega de drogas em nanopartículas são tecnologias projetadas que usam nanopartículas para a entrega direcionada e a liberação controlada de agentes terapêuticos. A forma moderna de um sistema de administração de medicamentos deve minimizar os efeitos colaterais e reduzir a dosagem e a frequência da dosagem. Recentemente, as nanopartículas têm despertado atenção devido ao seu potencial de aplicação para a entrega efetiva de medicamentos.
Nanomateriais exibem diferentes propriedades químicas e físicas ou efeitos biológicos em comparação com contrapartes em larga escala que podem ser benéficas para sistemas de distribuição de drogas. Algumas vantagens importantes das nanopartículas são sua alta proporção entre área de superfície e volume, sintonia química e geométrica e sua capacidade de interagir com biomoléculas para facilitar a absorção através da membrana celular . A grande área de superfície também tem uma grande afinidade para drogas e pequenas moléculas, como ligantes ou anticorpos, para fins de direcionamento e liberação controlada.
Nanopartículas referem-se a uma grande família de materiais orgânicos e inorgânicos. Cada material tem propriedades ajustáveis exclusivas e, portanto, pode ser projetado seletivamente para aplicações específicas. Apesar das muitas vantagens das nanopartículas, também existem muitos desafios, incluindo, mas não exclusivamente: nanotoxicidade , biodistribuição e acumulação, e a eliminação das nanopartículas pelo corpo humano.
O Instituto Nacional de Imagem Biomédica e Bioengenharia emitiu as seguintes perspectivas para pesquisas futuras em sistemas de entrega de medicamentos com nanopartículas:
- cruzar a barreira hematoencefálica (BBB) em doenças e distúrbios cerebrais;
- melhorando a entrega intracelular direcionada para garantir que os tratamentos atinjam as estruturas corretas dentro das células;
- combinando diagnóstico e tratamento.
O desenvolvimento de novos sistemas de medicamentos é demorado; leva aproximadamente sete anos para concluir a pesquisa e o desenvolvimento fundamentais antes de avançar para os estudos pré-clínicos em animais.
Caracterização
A entrega de nanopartículas de drogas se concentra em maximizar a eficácia da droga e minimizar a citotoxicidade. O ajuste fino das propriedades das nanopartículas para a entrega eficaz do medicamento envolve o tratamento dos seguintes fatores. A proporção de área de superfície para volume das nanopartículas pode ser alterada para permitir mais ligação do ligante à superfície. O aumento da eficiência de ligação ao ligante pode diminuir a dosagem e minimizar a toxicidade das nanopartículas. Minimizar a dosagem ou frequência de dosagem também diminui a massa de nanopartículas por massa de fármaco, alcançando assim maior eficiência. A funcionalização da superfície das nanopartículas é outro aspecto importante do projeto e geralmente é realizada por bioconjugação ou adsorção passiva de moléculas na superfície das nanopartículas. Ao funcionalizar as superfícies das nanopartículas com ligantes que aumentam a ligação à droga, suprimem a resposta imune ou fornecem capacidades de direcionamento / liberação controlada, tanto uma maior eficácia quanto uma menor toxicidade são alcançadas. A eficácia aumenta à medida que mais medicamento é administrado ao local alvo e os efeitos colaterais tóxicos são reduzidos, minimizando o nível total do medicamento no corpo. A composição da nanopartícula pode ser escolhida de acordo com o ambiente alvo ou efeito desejado. Por exemplo, nanopartículas baseadas em lipossomas podem ser degradadas biologicamente após a entrega, minimizando assim o risco de acúmulo e toxicidade após a liberação da carga terapêutica. Nanopartículas de metal, como nanopartículas de ouro, têm qualidades ópticas (também descritas em nanomateriais ) que permitem técnicas de imagem menos invasivas. Além disso, a resposta fototérmica de nanopartículas à estimulação óptica pode ser utilizada diretamente para terapia tumoral.
Plataformas
Os sistemas atuais de entrega de nanopartículas de drogas podem ser catalogados com base em sua composição de plataforma em vários grupos: nanopartículas poliméricas, nanopartículas inorgânicas, nanopartículas virais, nanopartículas à base de lipídios e tecnologia ligada à albumina de nanopartículas (nab). Cada família tem suas características únicas.
Nanopartículas poliméricas
Nanopartículas poliméricas são polímeros sintéticos com tamanho que varia de 10 a 100 nm. Nanopartículas poliméricas sintéticas comuns incluem poliacrilamida, poliacrilato e quitosana. As moléculas de droga podem ser incorporadas durante ou após a polimerização. Dependendo da química de polimerização, a droga pode ser ligada covalentemente, encapsulada em um núcleo hidrofóbico ou conjugada eletrostaticamente. Estratégias sintéticas comuns para nanopartículas poliméricas incluem abordagens microfluídicas, eletrodropping, homogeneização de alta pressão e polimerização interfacial baseada em emulsão. A biodegradabilidade do polímero é um aspecto importante a ser considerado ao escolher a química apropriada das nanopartículas. Nanocarriers compostos de polímeros biodegradáveis sofrem hidrólise no corpo, produzindo pequenas moléculas biocompatíveis, como ácido lático e ácido glicólico. Nanopartículas poliméricas podem ser criadas por meio de automontagem ou outros métodos, como replicação de partículas em modelos não úmidos (PRINT), que permite a personalização da composição, tamanho e forma da nanopartícula usando moldes minúsculos.
Dendrimers
Os dendrímeros são polímeros sintéticos hiper-ramificados exclusivos com tamanho monodisperso, estrutura bem definida e uma superfície terminal altamente funcionalizada. Eles são normalmente compostos de aminoácidos sintéticos ou naturais, ácidos nucléicos e carboidratos. A terapêutica pode ser carregada com relativa facilidade no interior dos dendrímeros ou na superfície terminal dos ramos por meio de interação eletrostática, interações hidrofóbicas, ligações de hidrogênio, ligações químicas ou conjugação covalente. A conjugação droga-dendrímero pode prolongar a meia-vida das drogas. Atualmente, o uso do dendrímero em sistemas biológicos é limitado devido à toxicidade do dendrímero e às limitações em seus métodos de síntese. Os dendrímeros também estão confinados em uma faixa estreita de tamanho (<15 nm) e os métodos de síntese atuais estão sujeitos a baixo rendimento. Os grupos de superfície atingirão o limite de empacotamento denso de De Gennes em alto nível de geração, que sela o interior da solução a granel - isso pode ser útil para o encapsulamento de moléculas de fármaco hidrofóbicas e pouco solúveis. A vedação pode ser ajustada por interações intramoleculares entre grupos de superfície adjacentes, que podem ser variadas pela condição da solução, como pH, polaridade e temperatura, uma propriedade que pode ser utilizada para personalizar encapsulamento e propriedades de liberação controlada.
Nanopartículas inorgânicas e nanocristais
Nanopartículas inorgânicas surgiram como blocos de construção funcionais altamente valiosos para sistemas de entrega de drogas devido às suas propriedades bem definidas e altamente ajustáveis, como tamanho, forma e funcionalização de superfície. Nanopartículas inorgânicas têm sido amplamente adotadas para aplicações biológicas e médicas, desde imagens e diagnósticos até a entrega de medicamentos. Nanopartículas inorgânicas geralmente são compostas de metais inertes como ouro e titânio que formam nanoesferas, no entanto, nanopartículas de óxido de ferro também se tornaram uma opção.
Pontos quânticos (QDs), ou nanocristais semicondutores inorgânicos, também surgiram como ferramentas valiosas no campo da bionanotecnologia por causa de suas propriedades ópticas dependentes de tamanho exclusivas e química de superfície versátil. Seus diâmetros (2 - 10 nm) são da ordem do raio de Bohr do exciton, resultando em efeitos de confinamento quântico análogos ao modelo “ partícula em uma caixa ”. Como resultado, as propriedades ópticas e eletrônicas dos pontos quânticos variam de acordo com seu tamanho: os nanocristais de tamanhos maiores emitirão luz de menor energia após a excitação de fluorescência.
A engenharia de superfície de QDs é crucial para a criação de híbridos de nanopartículas e biomoléculas capazes de participar de processos biológicos. A manipulação da composição, tamanho e estrutura do núcleo nanocristal muda as propriedades fotofísicas de QD Projetar materiais de revestimento que encapsulam o núcleo QD em uma casca orgânica tornam os nanocristais biocompatíveis e os QDs podem ser ainda mais decorados com biomoléculas para permitir uma interação mais específica com alvos biológicos. O projeto de núcleo nanocristal inorgânico acoplado com concha orgânica biologicamente compatível e ligantes de superfície pode combinar propriedades úteis de ambos os materiais, ou seja, propriedades ópticas dos QDs e funções biológicas dos ligantes anexados.
Toxicidade
Embora a aplicação de nanopartículas inorgânicas em bionanotecnologia mostre avanços encorajadores do ponto de vista da ciência de materiais, o uso de tais materiais in vivo é limitado por questões relacionadas com toxicidade, biodistribuição e bioacumulação. Como os sistemas de nanopartículas inorgânicas de metal se degradam em seus átomos de metal constituintes, podem surgir desafios a partir das interações desses materiais com os biossistemas, e uma quantidade considerável de partículas pode permanecer no corpo após o tratamento, levando ao acúmulo de partículas de metal potencialmente resultando em toxicidade.
Recentemente, no entanto, alguns estudos mostraram que certos efeitos de toxicidade ambiental das nanopartículas não são aparentes até que as nanopartículas passem por transformações para liberar íons metálicos livres. Em condições aeróbias e anaeróbicas, descobriu-se que nanopartículas de cobre, prata e titânio liberaram níveis baixos ou insignificantes de íons metálicos. Isso é evidência de que cobre, prata e titânio NP são lentos para liberar íons metálicos e, portanto, podem aparecer em níveis baixos no ambiente. Além disso, os revestimentos de nanoconcha protegem significativamente contra a degradação no ambiente celular e também reduzem a toxicidade dos QDs, reduzindo o vazamento de íons metálicos do núcleo.
Nanocristais Orgânicos
Os nanocristais orgânicos consistem em drogas puras e agentes tensoativos necessários para a estabilização. Eles são definidos como sistemas de entrega de drogas coloidais submicrônicas sem carreadores com um tamanho médio de partícula na faixa nanométrica. A principal importância da formulação de fármacos em nanocristais é o aumento da área de superfície das partículas em contato com o meio de dissolução, aumentando, portanto, a biodisponibilidade. Vários medicamentos formulados dessa forma estão no mercado.
Solubilidade
Um dos problemas enfrentados pela administração do medicamento é a solubilidade do medicamento no corpo; cerca de 40% dos novos produtos químicos detectados na descoberta de medicamentos são pouco solúveis em água. Essa baixa solubilidade afeta a biodisponibilidade do medicamento, ou seja, a taxa com que o medicamento atinge o sistema circulatório e, portanto, o local de destino. A baixa biodisponibilidade é mais comumente observada na administração oral, que é a escolha preferencial para administração de medicamentos devido à sua conveniência, baixo custo e boa prática do paciente. Uma medida para melhorar a baixa biodisponibilidade é injetar os medicamentos em uma mistura de solvente com um agente solubilizante. No entanto, os resultados mostram que esta solução é ineficaz, com o agente solubilizante demonstrando efeitos colaterais e / ou toxicidade. Os nanocristais usados para a entrega de drogas podem aumentar a solubilidade de saturação e a velocidade de dispersão. Geralmente, a solubilidade de saturação é considerada uma função da temperatura, mas também é baseada em outros fatores, como estrutura cristalina e tamanho de partícula, em relação aos nanocristais. A equação de Ostwald-Freundlich abaixo mostra esta relação:
Onde C s é a solubilidade de saturação do nanocristal, C 𝛼 é a solubilidade da droga em uma escala não nano, σ é a tensão interfacial da substância, V é o volume molar da partícula, R é a constante de gás, T é a temperatura absoluta, 𝜌 é a densidade do sólido e r é o raio. A vantagem dos nanocristais é que eles podem melhorar a adsorção oral, a biodisponibilidade, o início da ação e reduzir a variabilidade interindividual. Consequentemente, os nanocristais estão sendo produzidos e estão no mercado para uma variedade de finalidades, desde antidepressivos a estimulantes do apetite. Os nanocristais podem ser produzidos de duas maneiras diferentes: o método top-down ou o método bottom-up. As tecnologias ascendentes também são conhecidas como nanoprecipitação. Esta técnica envolve a dissolução de um medicamento em um solvente adequado e, em seguida, sua precipitação com um não solvente. Por outro lado, as tecnologias de cima para baixo usam a força para reduzir o tamanho de uma partícula para nanômetros, geralmente feito pela moagem de um medicamento. Métodos top-down são preferidos quando se trabalha com drogas pouco solúveis.
Estabilidade
Uma desvantagem do uso de nanocristais para entrega de drogas é a estabilidade dos nanocristais. Problemas de instabilidade de estruturas nanocristalinas derivam de processos termodinâmicos, como agregação de partículas, amorfização e cristalização em massa. As partículas na escala nanoscópica apresentam um excesso relativo de energia livre de Gibbs, devido à sua maior razão entre área de superfície e volume. Para reduzir esse excesso de energia, geralmente é favorável que ocorra a agregação. Assim, os nanocristais individuais são relativamente instáveis por si próprios e geralmente se agregam. Isso é particularmente problemático na produção de nanocristais de cima para baixo. Métodos como homogeneização de alta pressão e moagem de cordão tendem a aumentar as instabilidades aumentando as áreas de superfície; para compensar, ou como uma resposta à alta pressão, as partículas individuais podem agregar ou ter uma estrutura amorfa. Tais métodos também podem levar à reprecipitação do fármaco por ultrapassar a solubilidade além do ponto de saturação (amadurecimento de Ostwald). Um método para superar a agregação e reter ou aumentar a estabilidade dos nanocristais é pelo uso de moléculas estabilizadoras. Essas moléculas, que interagem com a superfície dos nanocristais e evitam a agregação por repulsão iônica ou barreiras estéricas entre os nanocristais individuais, incluem surfactantes e geralmente são úteis para estabilizar suspensões de nanocristais. As concentrações de surfactantes que são muito altas, no entanto, podem inibir a estabilidade do nanocristal e aumentar o crescimento ou agregação do cristal. Foi demonstrado que certos surfactantes, ao atingirem uma concentração crítica, começam a se automontar em micelas, que então competem com as superfícies nanocristais por outras moléculas de surfactantes. Com menos moléculas de superfície interagindo com a superfície do nanocristal, relata-se que o crescimento e a agregação do cristal ocorrem em quantidades aumentadas. O uso de surfactante em concentrações ótimas permite supostamente uma maior estabilidade, maior capacidade do fármaco como transportador e liberação sustentada do fármaco. Em um estudo usando PEG como estabilizador, descobriu-se que os nanocristais tratados com PEG aumentavam o acúmulo nos locais do tumor e tinham maior circulação sanguínea do que aqueles não tratados com PEG. A amorfização pode ocorrer em métodos de produção de cima para baixo. Com diferentes arranjos intramoleculares, a amorfização dos nanocristais leva a diferentes propriedades termodinâmicas e cinéticas que afetam a entrega e a cinética da droga. A transição para estruturas amorfas ocorre por meio de práticas de produção, como secagem por spray, liofilização e mecanismos mecânicos, como moagem. Esta amorfização foi observada com ou sem a presença de estabilizante em um processo de moagem a seco. Usando um processo de moagem úmida com surfactante, no entanto, reduziu significativamente a amorfização, sugerindo que o solvente, neste caso a água, e o surfactante poderiam inibir a amorfização para alguns métodos de produção de cima para baixo que, de outra forma, alegadamente facilitam a amorfização.
Entrega de lipossomas
Os lipossomas são vesículas esféricas compostas por fosfolipídios sintéticos ou naturais que se automontam em solução aquosa em tamanhos que variam de dezenas de nanômetros a micrômetros. A vesícula resultante, que tem um núcleo aquoso rodeado por uma membrana hidrofóbica, pode ser carregada com uma grande variedade de moléculas hidrofóbicas ou hidrofílicas para fins terapêuticos.
Os lipossomas são tipicamente sintetizados com fosfolipídios de ocorrência natural, principalmente fosfatidilcolina . O colesterol é freqüentemente incluído na formulação para ajustar a rigidez da membrana e aumentar a estabilidade. A carga molecular é carregada através da formação de lipossomas em solução aquosa, mecanismos de troca de solvente ou métodos de gradientes de pH. Várias moléculas também podem ser conjugadas quimicamente à superfície do lipossoma para alterar as propriedades de reconhecimento. Uma modificação típica é a conjugação do polietilenoglicol (PEG) à superfície da vesícula. O polímero hidrofílico impede o reconhecimento por macrófagos e diminui a depuração. O tamanho, a carga superficial e a fluidez da bicamada também alteram a cinética de entrega dos lipossomas. Os lipossomas se difundem da corrente sanguínea para o espaço intersticial próximo ao local-alvo. Como a própria membrana celular é composta de fosfolipídios, os lipossomas podem se fundir diretamente com a membrana e liberar a carga no citosol, ou podem entrar na célula por meio de fagocitose ou outras vias de transporte ativas. A entrega lipossomal tem várias vantagens. Os lipossomas aumentam a solubilidade, estabilidade e absorção das moléculas do medicamento. Peptídeos, polímeros e outras moléculas podem ser conjugados à superfície de um lipossoma para distribuição direcionada. A conjugação de vários ligantes pode facilitar a ligação às células alvo com base na interação receptor-ligante. Alterar o tamanho da vesícula e a química da superfície também pode ser ajustado para aumentar o tempo de circulação. Vários medicamentos lipossomais aprovados pela FDA estão em uso clínico nos Estados Unidos. A droga antraciclina doxorrubicina é administrada com lipossomas de colesterol fosfolipídeo para tratar sarcoma de Kaposi e mieloma múltiplo relacionados à AIDS com alta eficácia e baixa toxicidade. Muitos outros estão passando por testes clínicos, e a distribuição de drogas lipossomais permanece um campo ativo de pesquisa hoje, com aplicações potenciais, incluindo terapia de ácido nucléico, direcionamento para o cérebro e terapia de tumor.
Vetores virais, partículas semelhantes a vírus e nanocarreadores biológicos
Os vírus podem ser usados para entregar genes para engenharia genética ou terapia genética. Os vírus comumente usados incluem adenovírus, retrovírus e vários bacteriófagos. A superfície da partícula viral também pode ser modificada com ligantes para aumentar as capacidades de direcionamento. Embora os vetores virais possam ser usados com grande eficácia, uma preocupação é que possam causar efeitos fora do alvo devido ao seu tropismo natural. Isso geralmente requer a substituição das proteínas que causam interações vírus-célula com proteínas quiméricas. Além de usar vírus, as moléculas de drogas também podem ser encapsuladas em partículas de proteína derivadas do capsídeo viral ou partículas semelhantes a vírus (VLPs). As VLPs são mais fáceis de fabricar do que os vírus e sua uniformidade estrutural permite que as VLPs sejam produzidas precisamente em grandes quantidades. Os VLPs também têm superfícies fáceis de modificar, permitindo a entrega direcionada. Existem vários métodos de empacotar a molécula no capsídeo; a maioria aproveita a capacidade do capsídeo de se automontar. Uma estratégia é alterar o gradiente de pH fora do capsídeo para criar poros na superfície do capsídeo e prender a molécula desejada. Outros métodos usam agregadores como zíperes de leucina ou anfifílicos de DNA de polímero para induzir a formação de capsídeo e capturar moléculas de drogas. Também é possível conjugar quimicamente as drogas diretamente nos locais reativos na superfície do capsídeo, frequentemente envolvendo a formação de ligações amida. Depois de serem introduzidas no organismo, as VLPs costumam ter ampla distribuição nos tecidos, eliminação rápida e geralmente não são tóxicas. Ele pode, no entanto, como os vírus, invocar uma resposta imune; portanto, os agentes de mascaramento imunológico podem ser necessários.
Tecnologia de nanopartícula ligada à albumina (nab)
A tecnologia de nanopartícula ligada à albumina utiliza a proteína albumina como um transportador para drogas de quimioterapia hidrofóbica por meio de ligação não covalente. Como a albumina já é um carreador natural de partículas hidrofóbicas e é capaz de transcitose moléculas ligadas a si mesma, nanopartículas compostas de albumina tornaram-se uma estratégia eficaz para o tratamento de muitas doenças na pesquisa clínica.
Mecanismos de entrega e liberação
Um sistema de entrega de drogas ideal deve ter direcionamento eficaz e liberação controlada. As duas principais estratégias de direcionamento são direcionamento passivo e direcionamento ativo. O direcionamento passivo depende do fato de que os tumores têm vasos sanguíneos anormalmente estruturados que favorecem o acúmulo de macromoléculas e nanopartículas relativamente grandes. Este denominado efeito de permeabilidade e retenção aumentada (EPR) permite que o portador do fármaco seja transportado especificamente para as células tumorais. O direcionamento ativo é, como o nome sugere, muito mais específico e é obtido tirando vantagem das interações receptor-ligante na superfície da membrana celular. Os sistemas de liberação controlada de drogas podem ser alcançados por meio de vários métodos. Os sistemas de administração de drogas com frequência programada são ajustados para a difusividade dos agentes ativos através da membrana. Outro mecanismo de liberação e liberação é a liberação de drogas modulada por ativação, em que a liberação é desencadeada por estímulos ambientais. Os estímulos podem ser externos, como a introdução de um ativador químico ou ativação por luz ou campos eletromagnéticos, ou biológicos - como pH, temperatura e pressão osmótica que podem variar amplamente em todo o corpo.
Nanopartículas poliméricas
Para nanopartículas poliméricas, a indução de resposta a estímulos geralmente depende fortemente de polímeros bem conhecidos que possuem uma capacidade de resposta a estímulos inerente. Certos polímeros que podem sofrer transições de fase reversíveis devido a mudanças de temperatura ou pH têm despertado interesse. Indiscutivelmente, o polímero mais utilizado para entrega modulada por ativação é o polímero termo-responsivo poli (N-isopropilacrilamida). É prontamente solúvel em água à temperatura ambiente, mas precipita reversivelmente quando a temperatura é elevada acima de sua temperatura de solução crítica inferior (LCST), mudando de uma conformação de cadeia estendida para uma cadeia colapsada. Esse recurso apresenta uma maneira de alterar a hidrofilicidade de um polímero por meio da temperatura. Os esforços também se concentram em sistemas de entrega de drogas responsivos a estímulos duplos, que podem ser aproveitados para controlar a liberação da droga encapsulada. Por exemplo, o copolímero tribloco de poli (etilenoglicol) -b-poli (3-aminopropil-metacrilamida) -b-poli (N-isopropilacrilamida) (PEG-b-PAPMA-b-PNIPAm) pode se automontar para formar micelas , possuindo uma arquitetura núcleo-concha-corona acima da temperatura crítica mais baixa da solução. Também responde ao pH. Portanto, a liberação do medicamento pode ser ajustada alterando as condições de temperatura ou pH.
Nanopartículas inorgânicas
As estratégias de entrega de drogas de nanopartículas inorgânicas dependem das propriedades do material. O direcionamento ativo de carreadores de nanopartículas inorgânicas é frequentemente alcançado por funcionalização de superfície com ligantes específicos de nanopartículas. Por exemplo, o nanoveículo multifuncional inorgânico (5-FU / Fe3O4 / αZrP @ CHI-FA-R6G) é capaz de realizar imagens ópticas de tumor e terapia simultaneamente. Pode ser direcionado para a localização de células cancerosas com comportamento de liberação sustentada. Estudos também foram feitos sobre as respostas das nanopartículas de ouro à luz infravermelha próxima local (NIR) como um estímulo para a liberação de drogas. Em um estudo, nanopartículas de ouro funcionalizadas com DNA de fita dupla encapsulado com moléculas de drogas foram irradiadas com luz NIR. As partículas geraram calor e desnaturaram o DNA de fita dupla, o que desencadeou a liberação de drogas no local-alvo. Estudos também sugerem que uma estrutura porosa é benéfica para atingir uma liberação sustentada ou pulsátil. Materiais inorgânicos porosos demonstram alta estabilidade mecânica e química em uma variedade de condições fisiológicas. As propriedades de superfície bem definidas, como alto volume de poro, distribuição estreita de diâmetro de poro e alta área de superfície permitem o aprisionamento de drogas, proteínas e outras moléculas biogênicas com padrões de liberação previsíveis e reprodutíveis.
Toxicidade
Algumas das mesmas propriedades que tornam as nanopartículas transportadoras de drogas eficientes também contribuem para sua toxicidade. Por exemplo, nanopartículas de ouro são conhecidas por interagir com proteínas por meio da adsorção de superfície, que pode ser utilizada para carregamento de carga e proteção imunológica. No entanto, essa propriedade de adsorção de proteína também pode interromper a função normal da proteína, que é essencial para a homeostase, especialmente quando a proteína contém grupos de enxofre expostos. O efeito fototérmico, que pode ser induzido para matar células tumorais, também pode criar espécies reativas de oxigênio que impõem estresse oxidativo nas células saudáveis circundantes. Nanopartículas de ouro de tamanhos abaixo de 4-5 nm se encaixam em fendas de DNA que podem interferir na transcrição, regulação do gene, replicação e outros processos que dependem da ligação DNA-proteína. A falta de biodegradabilidade para algumas químicas das nanopartículas pode levar ao acúmulo em certos tecidos, interferindo em uma ampla gama de processos biológicos. Atualmente, não há uma estrutura regulatória nos Estados Unidos para testar nanopartículas por seu impacto geral na saúde e no meio ambiente.