(PhysOrg.com) -- Un team di ricerca presso il National Institute of Standards and Technology ha quantificato l'interazione delle nanoparticelle d'oro con importanti proteine ​​presenti nel sangue umano, un approccio che dovrebbe essere utile nello sviluppo di terapie mediche basate su nanoparticelle e per comprendere meglio l'origine fisica della tossicità di alcune nanoparticelle.

Le nanoparticelle si dimostrano promettenti come veicoli per la somministrazione di farmaci, come strumenti di diagnostica medica, e come un agente di trattamento del cancro a sé stante. Nanoparticelle d'oro, sfere di dimensioni variabili tra 5 e 100 miliardesimi di metro di diametro, sono particolarmente utili a causa dei molti modi in cui le loro superfici metalliche possono essere "funzionalizzate" attaccando molecole su misura per svolgere diversi compiti nel corpo. Però, i trattamenti richiedono l'iniezione di un gran numero di particelle nel flusso sanguigno, e questi potrebbero essere pericolosi se interagiscono con il corpo in modi imprevisti.

Secondo lo scienziato dei materiali del NIST Jack Douglas, uno dei principali problemi che la nanomedicina deve affrontare è la tendenza delle proteine ​​ad attaccarsi alle nanoparticelle che fluttuano liberamente nel flusso sanguigno. “Le nanoparticelle ricoperte di proteine ​​generalmente alterano la loro interazione con il corpo e ci si può aspettare che le nanoparticelle inducano un cambiamento complementare nell'attività chimica delle proteine, "dice Douglas. “Il rivestimento può anche causare l'aggregazione delle nanoparticelle in grandi aggregati, che può provocare un'enorme risposta immunitaria. Certo, è qualcosa che vuoi evitare."

Gli scienziati hanno una scarsa comprensione di queste interazioni, quindi il team del NIST ha deciso di esplorare cosa succede quando nanoparticelle di dimensioni diverse incontrano cinque proteine ​​del sangue comuni. Con l'aiuto di uno stuolo di microscopi e dispositivi di spettroscopia, il team ha trovato diversi modelli generali di comportamento. “Una volta che le proteine ​​si attaccano alle nanoparticelle, le proprietà ottiche sia delle particelle che delle proteine ​​cambiano, "dice Douglas. “Misurare questi cambiamenti ci aiuta a quantificare la viscosità della nanoparticella per le proteine, lo spessore dello strato proteico adsorbito e la propensione delle particelle ad aggregarsi a causa della presenza degli strati proteici.

Più specificamente, il team ha appreso che tutte e cinque le proteine ​​si sono attaccate all'oro, facendo aggregare le NP, e che aumentando il diametro delle sfere aumentava la loro viscosità. Hanno anche scoperto che questa aggregazione di solito causava qualche cambiamento nella forma delle proteine, "che generalmente implica anche qualche cambiamento nella loro funzione, "dice Douglas.

L'aggregazione non porta sempre a una risposta tossica, Douglas dice, ma può influire sul fatto che i farmaci sulle nanoparticelle raggiungano mai l'obiettivo previsto. "La cosa principale è che le interazioni sono in gran parte determinate dall'esistenza dello strato proteico, " lui dice. "Vuoi sapere qualcosa su questi strati proteici se vuoi sapere cosa faranno le nanoparticelle nel corpo".

Douglas afferma che lo studio del NIST affronta le esigenze metrologiche identificate in un rapporto del Consiglio nazionale delle ricerche** pubblicato lo scorso anno che richiedeva più test quantitativi per le interazioni delle nanoparticelle con i mezzi biologici e che è necessario molto più lavoro su questa e altre linee. "Per esempio, non capiamo ancora come particelle di dimensioni diverse si leghino alle membrane superficiali delle cellule, che è dove avvengono molte interazioni farmacologiche, " lui dice.