I chimici del RIKEN hanno dimostrato un sistema di nanocluster d'oro che trasporta due componenti di un farmaco in un rapporto controllato per il massimo effetto di uccisione delle cellule tumorali. Il farmaco attivo rimane mascherato in modo sicuro finché la luce rossa non ne innesca il rilascio, riducendo al minimo i danni collaterali alle cellule sane vicine al tumore. Lo studio è pubblicato su Chemical Science .
Un modo promettente per curare il cancro è usare la luce per attivare i farmaci antitumorali all’interno dei tumori nel corpo, afferma Kenji Watanabe del RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research. Ciò dovrebbe ridurre gli effetti collaterali indesiderati poiché la luce viene diretta solo sul tumore, risparmiando le cellule sane nelle vicinanze.
Watanabe e i suoi colleghi hanno sviluppato potenziali farmaci antitumorali mascherati da gruppi chimici chiamati indolizine. Quando esposta alla luce rossa in presenza di una seconda molecola chiamata fotosensibilizzante, l'indolizina si scompone per rilasciare il farmaco attivo.
Tuttavia, quando il team ha testato per la prima volta il concetto nelle cellule, le concentrazioni relativamente basse di indolizina e componenti fotosensibilizzanti in ciascuna cellula hanno reso difficile innescare in modo efficiente il rilascio del farmaco utilizzando la luce.
"Abbiamo quindi cercato un sistema di trasporto per riunire questi due componenti", afferma Watanabe. "Questo ci ha portato a esplorare i nanocluster d'oro."
Il team prevedeva di utilizzare gruppi di collegamento chimici dedicati per fissare i componenti di indolizina e fotosensibilizzatori alle superfici dei nanocluster d'oro.
Tuttavia, hanno dovuto superare due sfide. I metodi di sintesi convenzionali generano nanocluster d’oro con una miscela incontrollata dei due gruppi di collegamento sulla loro superficie, distorcendo il rapporto tra i due componenti che trasportano. Implicano anche condizioni relativamente dure che possono essere dannose per uno dei gruppi di collegamento.
Il team ha superato entrambe le sfide combinando i due gruppi chimici di collegamento in un'unica entità chimica e sviluppando quindi un metodo delicato per fissarlo alle superfici dei nanocluster d'oro. "Questa strategia ci ha permesso di realizzare una distribuzione uniforme di entrambi i gruppi di collegamento sulla superficie delle particelle", afferma Watanabe.
Una volta che il farmaco antitumorale mascherato da indolizina e il fotosensibilizzatore sono stati attaccati, i nanocluster d’oro risultanti hanno mostrato una tossicità trascurabile per le cellule al buio. "Ma dopo l'irradiazione con luce rossa, il nanocluster ha mostrato una significativa tossicità contro le cellule tumorali", afferma Watanabe.
"Questo lavoro fornisce una base promettente per lo sviluppo di nuove terapie antitumorali", aggiunge.
Il team prevede di estendere il carattere multifunzionale dei nanocluster d'oro aggiungendo gruppi bersaglio che si legano selettivamente alle cellule tumorali, aumentando così l'assorbimento dei nanocluster nel tumore e riducendo al minimo l'assorbimento e gli effetti collaterali associati nelle cellule sane.
Ulteriori informazioni: Kenji Watanabe et al, Piccoli nanocluster d'oro bisreattivi cliccabili per la preparazione di nanomateriali multifunzionali:applicazione al fotouncaging di una molecola antitumorale, Scienza chimica (2023). DOI:10.1039/D3SC04365G
Informazioni sul giornale: Scienze chimiche
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