I microgel formano un sottile guscio protettivo attorno ad una goccia finché la temperatura non supera i 32°C. Quindi i microgel si restringono e la gocciolina si dissolve nel liquido circostante. Uno studio condotto da ricercatori dell’Università di Göteborg ora rivela il meccanismo alla base di questo processo. La scoperta potrebbe rivoluzionare i metodi per indirizzare i farmaci verso posizioni specifiche all'interno del corpo.
Le emulsioni sono costituite da numerose goccioline presenti in un liquido senza dissolversi e mescolarsi con il liquido. Ad esempio, il latte è costituito da goccioline di grasso stabilizzate dalle proteine del latte che vengono disperse nell'acqua.
In molte applicazioni, come la somministrazione di medicinali, è importante non solo mantenere la struttura delle goccioline, ma anche essere in grado di controllare quando le goccioline si dissolvono. Questo perché i principi attivi incapsulati nella gocciolina dovrebbero essere rilasciati solo una volta che il medicinale è entrato nel corpo.
Ricercatori di diverse università, inclusa l'Università di Göteborg, hanno introdotto un concetto di emulsioni reattive per controllare quando le goccioline si dissolvono.
"L'idea è di stabilizzare le emulsioni utilizzando particelle di microgel termosensibili che adattano la loro forma alla temperatura ambiente. A temperatura ambiente si gonfiano in acqua, ma sopra i 32°C si restringono e si contraggono", spiega Marcel Rey, ricercatore presso Fisica presso l'Università di Göteborg e autore principale dello studio pubblicato su Nature Communications , intitolato "Le interazioni tra le interfacce determinano il comportamento dell'emulsione reattiva agli stimoli".
Ciò che accade quando la temperatura supera i 32°C è che le goccioline si dissolvono nel liquido circostante poiché non sono più sufficientemente stabilizzate dal guscio protettivo del microgel. Sebbene questo fenomeno sia noto nella scienza da un lungo periodo, i ricercatori hanno ora scoperto che il meccanismo fondamentale che guida le emulsioni che rispondono agli stimoli coinvolge cambiamenti morfologici nei microgel stabilizzanti.
"I cambiamenti morfologici nei microgel stabilizzanti, innescati da stimoli esterni, svolgono un ruolo cruciale nell'influenzare la stabilità delle emulsioni associate. Questa comprensione è fondamentale per la progettazione di microgel in grado di stabilizzare le emulsioni a temperatura ambiente facilitando la dissoluzione a temperatura corporea, " spiega Marcel Rey.
I microgel stabilizzanti possono essere considerati sia particelle che polimeri. Il carattere particellare porta ad un'elevata stabilità dell'emulsione, mentre il carattere polimerico rende i microgel reattivi alle influenze esterne che portano alla dissoluzione delle goccioline. Per ottenere emulsioni sensibili alla temperatura è necessario un equilibrio delicato, che richiede un carattere particellare minimo per la stabilità e un carattere polimerico sostanziale per una dissoluzione rapida e affidabile delle goccioline.
"Ora che comprendiamo come funzionano le emulsioni reattive, possiamo personalizzarle in base a requisiti specifici. Mentre i nostri attuali sforzi sono stati limitati a esperimenti di laboratorio con dipendenza dalla temperatura, stiamo esplorando attivamente lo sviluppo di emulsioni stabilizzate con microgel che rispondono al pH dell'acqua fluido circostante," spiega Marcel Rey.
La ricerca farmaceutica focalizzata su medicinali mirati è fondamentale. L'obiettivo è fornire farmaci in una concentrazione più elevata a specifiche aree malate del corpo anziché colpire l'intero corpo.
"Le emulsioni reattive hanno un grande potenziale come strumento preciso per somministrare medicinali ad aree specifiche del corpo. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche, il futuro sembra promettente e si possono prevedere progressi nei prossimi 10 anni", afferma Marcel Rey.
Ulteriori informazioni: Marcel Rey et al, Le interazioni tra le interfacce determinano il comportamento dell'emulsione di risposta agli stimoli, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42379-z
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Göteborg
