La nanomedicina affronta due sfide principali:controllare la sintesi di vettori estremamente piccoli contenenti uno o più principi attivi e rilasciare questi agenti nel posto giusto al momento giusto, in forme e dosi controllate. Ricercatori del laboratorio di chimica dei polimeri organici (Institut Polytechnique de Bordeaux, Francia) hanno recentemente incapsulato nanovescicole all'interno di vescicole leggermente più grandi. Questa struttura a "bambola russa" imita l'organizzazione dei compartimenti cellulari. La sua riproduzione è un primo importante passo verso l'attivazione di reazioni controllate all'interno della struttura della cellula. Questo lavoro sta già aprendo nuove possibilità in termini di incapsulamento multiplo, reattori compartimentati e la somministrazione di vettori attraverso nuove vie di somministrazione (es. assorbimento orale). Questi risultati sono pubblicati il ​​27 gennaio 2012, in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

I principali nanovettori per la somministrazione di farmaci studiati finora sono le vescicole lipidiche o "liposomi". Gli analoghi di questi vettori basati su polimeri e noti come "polimerosomi" sono stati scoperti circa 10 anni fa. Hanno diversi vantaggi rispetto ai liposomi:sono più stabili e impermeabili, sono più facilmente “funzionalizzabili” e “modulabili” (è possibile, Per esempio, sintetizzare polimeri termosensibili o polimeri che riconoscono particolari tipi di cellule, come le cellule tumorali in particolare). Negli ultimi 10 anni, il team coordinato da Sébastien Lecommandoux ha sviluppato polimeri “intelligenti” da polipeptidi le cui proprietà e strutture sono analoghe a quelle dei virus.

I ricercatori stanno ora sfruttando ulteriormente questo mimetismo biologico e questa ispirazione, incapsulando i polimeri l'uno nell'altro. Questa compartimentazione imita la struttura delle cellule, a loro volta composti da compartimenti (piccoli organelli interni, dove avvengono ogni giorno migliaia di interazioni e reazioni) e un citoplasma viscoelastico, conferendo alla cellula un certo grado di stabilità meccanica. Però, formare tali polimeri incapsulati in modo controllato non è un'impresa da poco.

Gli scienziati sono riusciti a farlo attraverso l'uso di un nuovo metodo di emulsione/centrifugazione che è stato rapido, facile, ha richiesto pochi reagenti e si è dimostrato molto efficace. Il team ha quindi utilizzato l'imaging con marcatori fluorescenti per dimostrare la formazione di strutture in cui i polimeri sono stati incapsulati l'uno nell'altro. Il controllo di questa compartimentazione consente di prevedere l'incapsulamento di più composti (all'interno di più polimerisomi interni) all'interno di un unico vettore. Questo è ciò che i ricercatori hanno poi dimostrato:hanno incapsulato due diverse popolazioni di polimeri interni all'interno di un singolo polimero più grande. I loro risultati indicano che dovrebbe essere possibile incorporare un numero molto maggiore di vescicole diverse all'interno del vettore. Questo è molto promettente per la vettorizzazione combinata, in oncologia per esempio, dove la possibilità di veicolare diversi principi attivi (alcuni dei quali potrebbero altrimenti essere incompatibili) tramite un unico vettore sarebbe un grande vantaggio.

Queste nuove strutture potrebbero essere utilizzate anche come reattori compartimentati, in catalisi o per applicazioni biomediche. I ricercatori hanno incapsulato tre diverse molecole fluorescenti (utilizzate come “molecole di principio attivo modello”) nei tre compartimenti compresi in queste strutture:la membrana polimerica esterna, la cavità acquosa del polimerosoma esterno e la membrana del polimerosoma interno. Così, è ora plausibile incapsulare reagenti diversi nei vari compartimenti dei polimerisomi o innescare a piacimento reazioni a cascata diverse in questi polimerisomi.

Oltre a fornire una migliore protezione per i principi attivi incapsulati, questo approccio di confezionamento facilita anche il controllo e consente una modulazione più precisa delle proprietà di permeabilità delle vescicole. I ricercatori hanno modellato questo in un esperimento che prevede il rilascio in vitro di un agente antitumorale, doxorubicina (DOX), incorporati in polimeri incapsulati interni. DOX è stato rilasciato circa due volte più rapidamente dai nanopolimeri classici rispetto a tali polimeri incapsulati all'interno di un polimero esterno più grande.

I ricercatori sono i primi ad aver raggiunto questo tipo di multiplo, incapsulamento controllato in vescicole compartimentate, soprattutto polimeri, che imitano anche il citoscheletro, riproducendo così la struttura della cellula nella sua interezza. Il prossimo passo sarà utilizzare questo sistema per innescare reazioni chimiche controllate in volumi di attolitri (10 ^-18 litri), in un ambiente confinato.