Nanoparticelle superparamagnetiche di tipo E e S che trasportano l'enzima e il substrato. un, B, Immagine (a) e schematica (b) di microscopia elettronica a criotrasmissione (crio-TEM) che spiega il concetto di biocatalisi innescata da campo magnetico. Il nucleo superparamagnetico delle particelle è costituito da nanoparticelle di Fe3O4 avvolte da silice. L'involucro di silice è etichettato con coloranti fluorescenti legati covalentemente (rosso per le particelle E e verde per le particelle S). Nel campo magnetico, a causa delle interazioni dipolo-dipolo, le particelle vengono messe in contatto, in modo che i gusci a doppio strato simili a pennelli si fondono e si intrecciano, permettere interazioni tra enzima e substrato. Gli strati interni del guscio della spazzola sono realizzati in acido poliacrilico (PAA), che trasporta molecole coniugate di enzimi e substrati e fornisce l'ambiente acido per le reazioni idrolitiche. Il guscio esterno del polimero di poli(etilenglicole metil etere acrilato) (PPEGMA) assicura una funzione di barriera per bloccare le reazioni "non autorizzate" o premature dell'enzima e del substrato. La reazione biocatalitica è localizzata all'interno del nanocompartimento biocatalitico, che si genera nel campo magnetico. La reazione viene monitorata rilevando le molecole cargo rilasciate. Credito:(c) Catalisi della natura (2017). DOI:10.1038/s41929-017-0003-3
(Phys.org)—Un team di ricercatori dell'Università della Georgia ad Atene ha sviluppato una tecnica per controllare le reazioni chimiche che rilasciano farmaci all'interno del corpo. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Catalisi della natura , il gruppo descrive i prodotti chimici di rivestimento per impedire che si verifichi una reazione fino all'applicazione di un campo magnetico che rilascia un farmaco desiderato.
In alcune applicazioni mediche, è meglio per un trattamento medico se una sostanza chimica può essere applicata direttamente a una certa parte del corpo e da nessun'altra parte. I prodotti chimici destinati a trattare i tumori sono il primo esempio:i farmaci chemioterapici agiscono su ogni cellula con cui entrano in contatto, causando una serie di effetti collaterali negativi. In questo nuovo sforzo, il gruppo ha adottato un nuovo approccio per risolvere questo problema, usando un magnete per forzare insieme i prodotti chimici rivestiti, provocando una reazione di rilascio del farmaco.
Per fornire un mezzo per controllare quando le sostanze chimiche entrano in contatto all'interno del corpo, i ricercatori hanno creato piccoli pacchetti rivestendo prima le nanoparticelle di ossido di ferro con silice e poi rivestendole ulteriormente con due tipi di polimeri, quale, quando combinato, formare una struttura a pennello. Ciascuno dei pacchetti è stato quindi caricato con un enzima o un substrato destinato a reagire con l'enzima, e, Certo, il farmaco da rilasciare.
In pratica, i pacchetti verrebbero rilasciati nel corpo di un paziente, dove si sarebbero diretti verso tutto il corpo, comportarsi in modo innocuo, poiché le spazzole impediscono loro di reagire ogni volta che si incontrano. Quando i pacchetti si sono diretti verso un sito in cui si voleva una reazione, il ricercatore ha applicato un magnete che li ha costretti ad avvicinarsi, abbastanza vicini da poter reagire, rilascio del farmaco. Gli altri pacchetti non coinvolti nella reazione verrebbero lentamente espulsi dal corpo in modo naturale, senza causare danni.
I ricercatori hanno testato i loro pacchetti in vitro utilizzando un vero farmaco chemioterapico e cellule cancerose. Riferiscono che ha funzionato proprio come avevano previsto. Sono necessari ulteriori test, Certo, per garantire che la tecnica sia sicura, ma se tutto va bene, potrebbe eventualmente essere usato per trattare un'ampia varietà di tumori.
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