(PhysOrg.com) -- Circa ogni tre giorni, Colleen Alexander, uno studente laureato in chimica, nutre le cellule che causano un tipo mortale di cancro al cervello. È un rituale che prevede la valutazione della salute delle cellule al microscopio, lavando via le cellule morte con una soluzione speciale e instillando un mezzo pulito che nutrirà le cellule viventi e ne genererà di nuove. Ad un certo punto, queste cellule saranno sottoposte ad agenti chemioterapici attaccati a nanoparticelle d'oro.
È un'idea rivoluzionaria per un sistema di somministrazione di farmaci molecolari sviluppato da due chimici del College of Arts and Sciences della Syracuse University che hanno unito le loro diverse aree di competenza. Il loro lavoro è stato recentemente pubblicato sul Journal of National Cancer Institute (NCI) in un articolo di notizie che evidenzia la crescente attenzione dell'NCI sull'uso della nanotecnologia per diagnosticare e curare il cancro. È un'area di ricerca in cui l'NCI sta investendo $ 30 milioni all'anno, a livello nazionale, nei prossimi cinque anni.
L'idea di attaccare le molecole dei farmaci chemioterapici alle nanoparticelle d'oro si è sviluppata da una serie di conversazioni in corridoio e "e se" tra James Dabrowiak e Mathew Maye. Entrambi sono membri del Dipartimento di Chimica del college e del Syracuse Biomaterials Institute, che mette a disposizione laboratori altamente specializzati per il loro lavoro.
Dabrowiak ha dedicato la parte migliore della sua carriera alla ricerca sui farmaci antitumorali ed è il dottorato di ricerca di Alexander. consigliere di facoltà. L'esperienza di Maye risiede nella nanotecnologia. Usa metodi biomimetici per assemblare nanomateriali. Biomimetico significa usare il DNA per far imitare la natura delle nanoparticelle.
“Puoi mettere un'enorme quantità di piccole molecole di farmaco su una singola nanoparticella, "dice Dabrowiak. “Ciò si traduce in concentrazioni molto elevate del farmaco che entrano nelle cellule tumorali, rendendo il farmaco un agente di uccisione più efficace con minori effetti collaterali”.
Il trucco sta nel trovare il modo più efficace per costruire le nanoparticelle cariche di droga. È qui che entra in gioco l'esperienza di Maye. Il suo laboratorio ha sviluppato un modo per collegare il DNA alle nanoparticelle d'oro. Le molecole del farmaco si attaccano alle nanoparticelle rivestite di DNA, codificati per attirare specifici tipi di farmaci. Una volta che il farmaco è attaccato, la superficie della nanoparticella è rivestita con materiali inerti per impedire al sistema immunitario di attaccare la nanoparticella come invasore estraneo prima che si diriga verso il tumore.
“Il nostro è un modo completamente diverso di progettare un sistema di somministrazione di farmaci molecolari, "May dice. “Il metodo che usiamo per attaccare le molecole dei farmaci al DNA è una parte unica del sistema. È un'area di ricerca che nessuno sta esplorando”.
Oltre a fornire una maggiore concentrazione di farmaci alle singole cellule tumorali, gli scienziati affermano che le nanoparticelle potrebbero potenzialmente essere più efficienti nell'entrare nei tumori rispetto agli attuali sistemi di somministrazione dei farmaci. A causa della loro rapida crescita, i tumori sono meno densamente impacchettati e più porosi dei tessuti sani. Le molecole dei farmaci sono piccole e tendono a fuoriuscire dai pori, riducendo l'effetto del farmaco sul tumore. In contrasto, le nanoparticelle più grandi tendono ad incastrarsi all'interno dei pori, concedendo al farmaco più tempo per penetrare nel tumore.
“Le nanoparticelle vengono catturate più facilmente dai tumori che dai tessuti normali, "dice Dabrowiak. “Più farmaco entra nei tumori e meno nei tessuti sani, il che porta a minori effetti collaterali per i pazienti”.
L'obiettivo finale degli scienziati è quello di sviluppare "nanoparticelle intelligenti" che cercherebbero solo cellule cancerose, lasciando intatte cellule e tessuti sani. “Possiamo attaccare diversi tipi di molecole a una singola nanoparticella, comprese le particelle che riconoscono le caratteristiche specifiche delle cellule tumorali, "May dice. "Il nostro obiettivo è sviluppare sistemi di consegna di nanoparticelle intelligenti per i farmaci chemioterapici esistenti".
