(PhysOrg.com) -- I ricercatori della Washington University di St. Louis hanno sviluppato una nanogabbia d'oro rivestita di polimero che non solo si apre in risposta alla luce per rilasciare una piccola quantità di carico utile del farmaco, ma poi si chiude quando si spegne la luce, lasciando questo nanodispositivo pronto a somministrare un'altra dose di farmaco a comando. Rilascio di quantità attentamente titolate di un farmaco solo vicino al tessuto che è il bersaglio previsto del farmaco, questo sistema di somministrazione ha il potenziale per massimizzare gli effetti benefici di un farmaco riducendo al minimo i suoi effetti collaterali.

Questo lavoro, guidato da Younan Xia, dottorato di ricerca, è stato pubblicato sulla rivista Materiali della natura .

La chiave della reattività della nanogabbia alla luce risiede in un fenomeno fisico noto come risonanza plasmonica di superficie. Alcuni degli elettroni nella nanogabbia d'oro non sono ancorati ai singoli atomi ma formano invece un gas di elettroni fluttuante. La luce che cade su questi elettroni può farli oscillare all'unisono. Questa oscillazione collettiva, il plasmone di superficie, avviene ad una particolare lunghezza d'onda, o colore, che dipende dallo spessore delle pareti della gabbia. Man mano che più oro si deposita sulle gabbie e le loro pareti si ispessiscono, una sospensione di nanogabbie si sposta dal rosso alle lunghezze d'onda nel vicino infrarosso. I tessuti biologici sono in gran parte trasparenti alla luce del vicino infrarosso.

La risonanza plasmonica di superficie ha in realtà due parti. Alla frequenza di risonanza, la luce può essere dispersa dalle gabbie, assorbito da loro, o una combinazione di questi due processi. È il componente di assorbimento che gli scienziati sfruttano per aprire e chiudere le nanogabbie. Mentre le nanogabbie assorbono la luce, si scaldano, innescando un cambiamento in uno speciale polimero che risponde al calore in modo interessante. Il polimero, poli(N-isopropilacrilammide), e i suoi derivati ​​hanno quella che viene chiamata una temperatura critica. Quando raggiungono questa temperatura subiscono una trasformazione chiamata cambiamento di fase.

Se la temperatura è inferiore alla temperatura critica, le catene polimeriche sono amanti dell'acqua e si stagliano dalla gabbia come spazzole. Le spazzole sigillano i pori della gabbia e impediscono al suo carico di fuoriuscire. Ma poiché la gabbia dorata risponde alla luce e si riscalda al di sopra della temperatura critica, le catene polimeriche evitano l'acqua, rimpicciolirsi e crollare. Mentre si restringono, i pori della gabbia si aprono, rilasciandone il contenuto. La quantità di farmaco che si diffonde fuori dalle gabbie dipende da quanto tempo le gabbie rimangono calde, che a sua volta dipende da quanto tempo la luce li illumina.

Affinché questo processo aperto e chiuso sia utile dal punto di vista medico, i ricercatori hanno adattato la temperatura critica del polimero in modo che scenda al di sopra della temperatura corporea (37 °C) ma ben al di sotto di 42 °C, la temperatura alla quale il calore comincerebbe a uccidere le cellule. I test con nanogabbie caricate con doxorubicina hanno mostrato che la luce ha innescato il rilascio del farmaco come previsto, innescando la morte delle cellule del cancro al seno che crescono in coltura.

Questo lavoro è dettagliato in un documento intitolato, "Nanogabbie d'oro ricoperte da polimeri intelligenti per un rilascio controllato con luce nel vicino infrarosso". Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.

Fornito dal National Cancer Institute (notizie:web)