(PhysOrg.com) - I ricercatori del MIT e della Harvard Medical School hanno costruito nanoparticelle mirate che possono aderire alle pareti delle arterie e rilasciare lentamente la medicina, un progresso che potenzialmente fornisce un'alternativa agli stent a rilascio di farmaco in alcuni pazienti con malattie cardiovascolari.
Basandosi sul loro precedente lavoro sulla fornitura di farmaci antitumorali con nanoparticelle, I ricercatori del MIT e di Harvard hanno rivolto la loro attenzione alle malattie cardiovascolari, progettare nuove particelle che possano aderire alle pareti arteriose danneggiate e rilasciare lentamente la medicina.
Le particelle, soprannominati “nanobave, "sono rivestiti con minuscoli frammenti proteici che consentono loro di aderire alle pareti arteriose danneggiate. Una volta bloccato, possono rilasciare farmaci come il paclitaxel, che inibisce la divisione cellulare e aiuta a prevenire la crescita di tessuto cicatriziale che può ostruire le arterie.
"Questo è un esempio molto eccitante di nanotecnologia e targeting cellulare in azione che spero avrà ampie ramificazioni, ” afferma il professor Langer del MIT Institute, autore senior di un articolo che descrive le nanoparticelle nel numero di questa settimana del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze.
Langer e Omid Farokhzad, professore associato presso la Harvard Medical School e un altro autore senior dell'articolo, hanno precedentemente sviluppato nanoparticelle che cercano e distruggono i tumori. Le loro nanobave, però, sono tra le prime particelle che possono concentrarsi sul tessuto vascolare danneggiato.
Marco Davis, professore di ingegneria chimica al Caltech, afferma che il lavoro è un passo promettente verso nuovi trattamenti per malattie cardiovascolari e di altro tipo. “Se potessero farlo nei pazienti – particelle mirate alle aree ferite – ciò potrebbe aprire ogni tipo di nuove opportunità, "dice Davis, che non è stato coinvolto in questa ricerca.
Sull'obiettivo
Attualmente, uno dei modi standard per trattare le arterie ostruite e danneggiate è l'impianto di uno stent vascolare, che mantiene l'arteria aperta e rilascia farmaci come il paclitaxel. I ricercatori sperano che le loro nuove nanobave possano essere utilizzate insieme a tali stent - o al loro posto - per trattare i danni localizzati in aree non adatte agli stent, come vicino a una biforcazione nell'arteria.
Le nanobave sono mirate a una struttura nota come membrana basale, che riveste le pareti arteriose ma è esposta solo quando tali pareti sono danneggiate. Per costruire le loro nanoparticelle, il team ha esaminato una libreria di brevi sequenze peptidiche per trovarne una che si leghi più efficacemente alle molecole sulla superficie della membrana basale. Hanno usato il maggior successo, una sequenza di sette aminoacidi chiamata C11, per rivestire lo strato esterno delle loro nanoparticelle.
Il nucleo interno delle particelle di 60 nanometri di diametro trasporta il farmaco, che è legato a una catena polimerica chiamata PLA. Uno strato intermedio di lecitina di soia, un materiale grasso, si trova tra il nucleo e il guscio esterno, che consiste in un polimero chiamato PEG che protegge le particelle mentre viaggiano attraverso il flusso sanguigno.
Il farmaco può essere rilasciato solo quando si stacca dalla catena del polimero PLA, che avviene gradualmente mediante una reazione chiamata idrolisi dell'estere. Più lunga è la catena polimerica, più tempo dura questo processo, così i ricercatori possono controllare i tempi di rilascio del farmaco alterando la lunghezza della catena. Finora, hanno raggiunto il rilascio del farmaco in 12 giorni, nei test su cellule coltivate.
Uday Kompella, professore di scienze farmaceutiche presso l'Università del Colorado, afferma che la struttura della nanobava potrebbe rendere più facile la produzione, perché i peptidi mirati sono attaccati a un guscio esterno e non direttamente al nucleo che trasporta il farmaco, che richiederebbe una reazione chimica più complicata. Il design riduce anche il rischio che le nanoparticelle esplodano e rilascino farmaci prematuramente, dice Kompella, che non è stato coinvolto in questa ricerca.
Un altro vantaggio delle nanobave è che possono essere iniettate per via endovenosa in un sito distante dal tessuto danneggiato. Nei test sui ratti, i ricercatori hanno dimostrato che le nanobave iniettate vicino alla coda sono in grado di raggiungere il bersaglio previsto:le pareti dell'arteria carotide danneggiata ma non l'arteria carotide normale. Le bave si sono legate alle pareti danneggiate a una velocità doppia rispetto alle nanoparticelle non mirate.
Poiché le particelle possono rilasciare farmaci per un periodo di tempo più lungo, e può essere iniettato per via endovenosa, i pazienti non dovrebbero sopportare iniezioni ripetute e chirurgicamente invasive direttamente nell'area che richiede il trattamento, dice Juliana Chan, uno studente laureato nel laboratorio di Langer e autore principale dell'articolo.
Il team sta ora testando le nanobave nei ratti per un periodo di due settimane per determinare la dose più efficace per il trattamento del tessuto vascolare danneggiato. Le particelle possono anche rivelarsi utili nella somministrazione di farmaci ai tumori. “Questa tecnologia potrebbe avere ampie applicazioni in altre importanti malattie, compreso il cancro e le malattie infiammatorie in cui si osserva comunemente permeabilità vascolare o danno vascolare, "dice Farokhzad.
