L'immagine mostra una ricostruzione tomografia al microscopio elettronico a singola particella, che rivela che un nanodisco caricato con farmaco completamente assemblato (rosso) può essere confezionato nel lume del caveau (verde) come metodo praticabile per la somministrazione di farmaci mediata dal caveau. La micrografia elettronica sullo sfondo mostra volte colorate in negativo contenenti nanodischi.
(PhysOrg.com) -- Non c'è dubbio, i farmaci funzionano nel trattamento delle malattie. Ma possono funzionare meglio, e più sicuro?
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno affrontato la sfida di somministrare terapie in modo da aumentarne l'efficacia mirando a cellule specifiche del corpo riducendo al minimo il loro potenziale danno ai tessuti sani.
Lo sviluppo di nuovi metodi che utilizzano nanomateriali ingegnerizzati per trasportare farmaci e rilasciarli direttamente nelle cellule ha un grande potenziale in questo settore. E mentre molti di questi sistemi di somministrazione di farmaci, inclusi alcuni che utilizzano dendrimeri, liposomi o glicole polietilenico - hanno ottenuto l'approvazione per l'uso clinico, sono stati ostacolati dai limiti di dimensione e dall'inefficacia nel colpire con precisione i tessuti.
Ora, i ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato un mezzo nuovo e potenzialmente molto più efficace per la somministrazione mirata di farmaci utilizzando la nanotecnologia.
In uno studio che sarà pubblicato nel numero cartaceo del 23 maggio della rivista Piccolo (e attualmente disponibile online), dimostrano la capacità di confezionare "nanodischi" carichi di droga in nanoparticelle di caveau, capsule naturali su nanoscala che sono state progettate per la somministrazione di farmaci terapeutici. Lo studio rappresenta il primo esempio di utilizzo dei vault verso questo obiettivo.
Il gruppo di ricerca dell'UCLA era guidato da Leonard H. Rome e comprendeva i suoi colleghi Daniel C. Buehler e Valerie Kickhoefer del Dipartimento di Chimica Biologica dell'UCLA; Daniel B. Toso e Z. Hong Zhou del Dipartimento di Microbiologia dell'UCLA, Immunologia e Genetica Molecolare; e il California NanoSystems Institute (CNSI) presso l'UCLA.
Le nanoparticelle del Vault si trovano nel citoplasma di tutte le cellule dei mammiferi e sono uno dei più grandi complessi ribonucleoproteici conosciuti nell'intervallo inferiore ai 100 nanometri. Una volta è essenzialmente una nanocapsula a forma di botte con un grande, interni cavi — proprietà che li rendono maturi per essere ingegnerizzati in veicoli per la somministrazione di farmaci. La capacità di incapsulare composti terapeutici di piccole molecole in volte è fondamentale per il loro sviluppo per la somministrazione di farmaci.
Le volte ricombinanti non sono immunogene e hanno subito una significativa ingegneria, compreso il targeting del recettore della superficie cellulare e l'incapsulamento di un'ampia varietà di proteine.
"Un caveau è una particella proteica naturale e quindi non provoca danni al corpo, " disse Roma, Direttore associato del CNSI e professore di chimica biologica. "Questi caveau rilasciano lentamente le terapie, come un colino, attraverso minuscoli, piccoli fori, che offre una grande flessibilità per la somministrazione dei farmaci".
La cavità interna della nanoparticella a volta ricombinante è abbastanza grande da contenere centinaia di farmaci, e poiché le volte hanno le dimensioni di piccoli microbi, una particella volta contenente farmaci può essere facilmente assorbita nelle cellule mirate.
Con l'obiettivo di creare un caveau in grado di incapsulare composti terapeutici per la somministrazione di farmaci, Lo studente di dottorato dell'UCLA Daniel Buhler ha progettato una strategia per confezionare un'altra nanoparticella, noto come nanodisco (ND), nella cavità interna della volta, o lume.
"Imballando ND carichi di droga nel lume del caveau, il ND e il suo contenuto sarebbero schermati dal supporto esterno, " Buehler ha detto. "Inoltre, data l'ampia volta interna, è ipotizzabile che più ND possano essere confezionati, che aumenterebbe considerevolmente la concentrazione localizzata del farmaco."
Secondo il ricercatore Zhou, professore di microbiologia, immunologia e genetica molecolare e direttore dell'Electron Imaging Center for NanoMachines del CNSI, Gli studi di microscopia elettronica e cristallografia a raggi X hanno rivelato che sia le volte endogene che quelle ricombinanti hanno un sottile guscio proteico che racchiude un grande volume interno di circa 100, 000 nanometri cubi, che potrebbe contenere da centinaia a migliaia di composti a basso peso molecolare.
"Queste caratteristiche rendono i depositi ricombinanti un obiettivo interessante per l'ingegneria come piattaforma per la somministrazione di farmaci, " Zhou ha detto. "Il nostro studio rappresenta il primo esempio di utilizzo di volte verso questo obiettivo".
"I Vault possono avere un'ampia applicazione di nanosistemi come nanocapsule malleabili, " ha aggiunto Roma.
Le volte ricombinanti sono progettate per incapsulare il composto idrofobico altamente insolubile e tossico acido all trans retinoico (ATRA) utilizzando un complesso lipoproteico che si lega alla volta che forma un nanodisco a doppio strato lipidico.
