Un team di scienziati ha creato particelle che rispecchiano da vicino alcune delle proprietà chiave dei globuli rossi, potenzialmente contribuendo a spianare la strada allo sviluppo del sangue sintetico.
La nuova scoperta – delineata in uno studio apparso nella Early Edition online del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze durante la settimana del 10 gennaio, 2011 – potrebbe anche portare a trattamenti più efficaci per condizioni mediche potenzialmente letali come il cancro.
I ricercatori dell'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill hanno utilizzato la tecnologia nota come PRINT (Particle Replication in Non-wetting Templates) per produrre particelle di idrogel molto morbide che imitano le dimensioni, forma e flessibilità dei globuli rossi, permettendo alle particelle di circolare nel corpo per lunghi periodi di tempo.
Non sono stati condotti test sulla capacità delle particelle di svolgere funzioni come il trasporto di ossigeno o il trasporto di farmaci terapeutici, e non rimangono nel sistema cardiovascolare finché i globuli rossi veri.
Però, i ricercatori ritengono che i risultati, in particolare per quanto riguarda la flessibilità, siano significativi perché i globuli rossi si deformano naturalmente per passare attraverso i pori microscopici negli organi e nei vasi sanguigni stretti. Nel corso della loro vita di 120 giorni, le cellule reali diventano gradualmente più rigide e alla fine vengono eliminate dalla circolazione quando non possono più deformarsi abbastanza da passare attraverso i pori della milza. Ad oggi, i tentativi di creare imitazioni efficaci dei globuli rossi sono stati limitati perché le particelle tendono a essere rapidamente filtrate dalla circolazione a causa della loro rigidità.
Oltre ad avvicinarsi alla produzione di sangue completamente sintetico, i risultati potrebbero influenzare gli approcci al trattamento del cancro. Le cellule cancerose sono più morbide delle cellule sane, consentendo loro di alloggiare in diversi punti del corpo, portando alla diffusione della malattia. Le particelle cariche di farmaci antitumorali che possono rimanere in circolazione più a lungo possono aprire la porta ad approcci terapeutici più aggressivi.
"La creazione di particelle per una circolazione estesa nel flusso sanguigno è stata una sfida significativa nello sviluppo di sistemi di somministrazione di farmaci fin dall'inizio, " disse Giuseppe De Simone, dottorato di ricerca, ricercatore co-responsabile dello studio, Eminente professore di chimica del Cancelliere nel College of Arts and Sciences dell'UNC, un membro del Lineberger Comprehensive Cancer Center dell'UNC e William R. Kenan Jr. Distinguished Professor di ingegneria chimica presso la N.C. State University. "Anche se dovremo considerare la deformabilità delle particelle insieme ad altri parametri quando studiamo il comportamento delle particelle nel corpo umano, crediamo che questo studio rappresenti un vero punto di svolta per il futuro della nanomedicina".
Chad Mirkin, dottorato di ricerca, George B. Rathmann Professore di Chimica alla Northwestern University, ha affermato che la capacità di imitare i processi naturali di un corpo per scopi medicinali è stato un obiettivo di vecchia data ma evasivo per i ricercatori. "Questi risultati sono significativi poiché la capacità di sintetizzare in modo riproducibile particelle su scala micron con deformabilità sintonizzabile che possono muoversi attraverso il corpo senza restrizioni come fanno i globuli rossi, apre le porte a una nuova frontiera nella cura delle malattie, " disse Mirkin, che è anche membro del Council of Advisors on Science and Technology del presidente Obama e direttore dell'International Institute for Nanotechnology della Northwestern.
I ricercatori dell'UNC hanno progettato il materiale idrogel per lo studio per creare particelle di varia rigidità. Quindi, utilizzando la tecnologia PRINT — una tecnica inventata nel laboratorio di DeSimone per produrre nanoparticelle con controllo delle dimensioni, forma e chimica - hanno creato stampi, che sono stati riempiti con la soluzione di idrogel e lavorati per produrre migliaia di dischi simili a globuli rossi, ciascuno di soli 6 micrometri di diametro.
Il team ha quindi testato le particelle per determinare la loro capacità di circolare nel corpo senza essere filtrate da vari organi. Quando testato sui topi, le particelle più flessibili duravano 30 volte più a lungo di quelle più rigide:le particelle meno flessibili scomparivano dalla circolazione con un'emivita di 2,88 ore, rispetto alle 93,29 ore per i più flessibili. La rigidità influenzava anche il punto in cui finivano le particelle:le particelle più rigide tendevano a depositarsi nei polmoni, ma le particelle più flessibili no; Invece, sono stati rimossi dalla milza, l'organo che in genere rimuove i vecchi globuli rossi veri.
