I ricercatori della Eindhoven University of Technology e dell'Università di Utrecht hanno scoperto i parametri che regolano l'incapsulamento dei farmaci. Questo dà un maggiore controllo sul rilascio lento e costante dei farmaci nei pazienti. Inoltre, la progettazione di incapsulamenti per nuovi farmaci richiederà ora molta meno sperimentazione, il che renderà lo sviluppo di farmaci più rapido ed economico. I ricercatori ritengono che questo lavoro avrà un impatto significativo sul campo biomedico e sulla progettazione di farmaci futuri.

Molti farmaci sono idrofobici, non si dissolvono bene in acqua, il che rende problematica la somministrazione dei farmaci ai pazienti. Una possibile soluzione è incapsulare i farmaci in piccole confezioni idrofobe (idrorepellenti) all'interno e idrofile (idrosolubili) all'esterno. I farmaci si accumuleranno all'interno di questi pacchetti e il trasporto del farmaco in tutto il corpo del paziente diventa molto più facile. Le confezioni sono spesso costituite da tensioattivi associati, che sono approvati dal farmaco. Quando sciolto in acqua, una soluzione fisiologica, o sangue, queste molecole orientano la loro parte idrofoba verso il nucleo interno (con affinità per i farmaci insolubili) e la loro parte idrofila verso l'esterno, formando un "pacchetto" sferico, chiamato micella.

Il luogo in una micella

Trasportare farmaci in tutto il corpo in questo modo è stato possibile per decenni, ma solo ora i ricercatori capiscono quali fattori determinano esattamente dove si raccolgono i farmaci all'interno della micella. Questa distribuzione spaziale può influenzare notevolmente la velocità di rilascio dei farmaci all'interno di un paziente. Alcuni farmaci si concentrano al centro del nucleo idrofobo della micella e rilasciano lentamente, che è desiderabile per l'assorbimento del farmaco da parte di un paziente. Altri farmaci si raccolgono nell'interfaccia nucleo-guscio della micella e vengono rilasciati in genere velocemente. Perciò, il controllo della posizione dei farmaci nell'incapsulamento delle micelle controlla la velocità di rilascio dei farmaci.

Usare un colorante per tracciare la droga

Per indagare dove si raccolgono i farmaci insolubili, i ricercatori hanno usato Nile Red, una molecola colorante che ricorda le dimensioni e la solubilità dei farmaci tipici. Il colorante ha una proprietà molto intelligente:non solo assorbe un colore specifico della luce, ma anche quel colore dipende dal suo ambiente. Se il colorante viene sciolto in acqua pura, assorbe luce di colore diverso rispetto a se c'è anche dell'alcool disciolto nell'acqua. La modifica del rapporto acqua/alcol è un modo intelligente per simulare un buon solvente o un solvente scadente per la tintura. Questo è analogo a lavorare con un farmaco solubile in acqua o un farmaco insolubile. Misurando l'assorbimento della luce, i ricercatori hanno potuto determinare la quantità di colorante raccolta nel nucleo della micella e la quantità nell'interfaccia nucleo-guscio.

Esperimenti combinati con simulazioni al computer

Per confermare le loro scoperte, i ricercatori hanno effettuato simulazioni al computer per determinare le posizioni dei farmaci disciolti e la forma della micella del copolimero a blocchi. I calcoli rivelano la disposizione dei componenti all'interno e all'esterno della micella, consentendo di valutare le regioni preferite del farmaco.

Dagli esperimenti e dai calcoli si è concluso che la regione preferita del farmaco all'interno delle micelle del copolimero a blocchi è determinata principalmente dalla concentrazione e dalla solubilità delle molecole del farmaco nel mezzo circostante (acqua/mezzo fisiologico/sangue). Se la concentrazione del farmaco è inferiore alla solubilità in acqua del solvente, le molecole del farmaco si raccolgono all'interfaccia nucleo-guscio della micella, mentre se la concentrazione è superiore alla solubilità si raccolgono nel nocciolo.

Meno sperimentazioni per tentativi ed errori

La ricerca odierna sull'incapsulamento dei farmaci è dominata dalla sperimentazione per tentativi ed errori. I risultati riportati in questo studio consentono uno sviluppo più semplice ed economico di farmaci intelligenti. Ciò contribuirà a ridurre gli effetti collaterali associati alla terapia e faciliterà la creazione di trattamenti terapeutici personalizzati in cui il rilascio del farmaco è adattato alle esigenze individuali del paziente.