Utilizzando nanoparticelle che raccolgono la luce per convertire l'energia laser in "nanobolle plasmoniche, "i ricercatori della Rice University, l'MD Anderson Cancer Center dell'Università del Texas e il Baylor College of Medicine (BCM) stanno sviluppando nuovi metodi per iniettare farmaci e carichi genetici direttamente nelle cellule tumorali. Nei test sulle cellule tumorali resistenti ai farmaci, i ricercatori hanno scoperto che la somministrazione di farmaci chemioterapici con nanobolle era fino a 30 volte più letale per le cellule tumorali rispetto al trattamento farmacologico tradizionale e richiedeva meno di un decimo della dose clinica.

"Stiamo consegnando farmaci antitumorali o altro carico genetico a livello di singola cellula, " ha detto Dmitri Lapotko di Rice, un biologo e fisico la cui tecnica delle nanobolle plasmoniche è oggetto di quattro nuovi studi peer-reviewed, incluso uno in uscita a fine mese sul diario Biomateriali e un altro pubblicato il 3 aprile sulla rivista PLoS UNO . "Evitando le cellule sane e somministrando i farmaci direttamente all'interno delle cellule tumorali, possiamo contemporaneamente aumentare l'efficacia del farmaco riducendo il dosaggio".

La somministrazione selettiva di farmaci e terapie in modo che colpiscano le cellule tumorali ma non le cellule sane vicine è un grosso ostacolo nella somministrazione dei farmaci. La selezione delle cellule cancerose da cellule sane ha avuto successo, ma è sia lungo che costoso. I ricercatori hanno anche usato le nanoparticelle per colpire le cellule cancerose, ma le nanoparticelle possono essere assorbite da cellule sane, quindi attaccare i farmaci alle nanoparticelle può anche uccidere le cellule sane.

Le nanobolle di riso non sono nanoparticelle; piuttosto, sono eventi di breve durata. Le nanobolle sono minuscole sacche di aria e vapore acqueo che si creano quando la luce laser colpisce un gruppo di nanoparticelle e viene convertita istantaneamente in calore. Le bolle si formano appena sotto la superficie delle cellule tumorali. Mentre le bolle si espandono e scoppiano, aprono brevemente piccoli fori sulla superficie delle cellule e consentono ai farmaci antitumorali di precipitarsi all'interno. La stessa tecnica può essere utilizzata per somministrare terapie geniche e altri payload terapeutici direttamente nelle cellule.

Questo metodo, che deve ancora essere testato sugli animali, richiederà ulteriori ricerche prima che possa essere pronto per la sperimentazione umana, disse Lapotko, borsista in biochimica e biologia cellulare e in fisica e astronomia alla Rice.

Il Biomateriali lo studio previsto per la fine di questo mese riporta la modifica genetica selettiva delle cellule T umane ai fini della terapia cellulare antitumorale. La carta, che è co-autore del Dr. Malcolm Brenner, professore di medicina e pediatria presso BCM e direttore del Centro BCM per la terapia cellulare e genica, ha scoperto che il metodo "ha il potenziale per rivoluzionare la somministrazione di farmaci e la terapia genica in diverse applicazioni".

"Il meccanismo di iniezione delle nanobolle è un approccio completamente nuovo per la somministrazione di farmaci e geni, " Ha detto Brenner. "Si tratta di una grande promessa per il targeting selettivo delle cellule tumorali che sono mescolate con cellule sane nella stessa coltura".

Le nanobolle plasmoniche di Lapotko vengono generate quando un impulso di luce laser colpisce un plasmone, un'onda di elettroni che si muove avanti e indietro sulla superficie di una nanoparticella metallica. Abbinando la lunghezza d'onda del laser a quella del plasmone, e componendo la giusta quantità di energia laser, Il team di Lapotko può garantire che le nanobolle si formino solo attorno a gruppi di nanoparticelle nelle cellule tumorali.

Usando la tecnica per far passare i farmaci attraverso la parete esterna protettiva di una cellula cancerosa, o membrana cellulare, può migliorare notevolmente la capacità del farmaco di uccidere la cellula cancerosa, come dimostrato da Lapotko e Xiangwei Wu di MD Anderson in due recenti studi, uno in Biomateriali a febbraio e un altro in Materiale avanzato a marzo.

"Superare la resistenza ai farmaci rappresenta una delle maggiori sfide nel trattamento del cancro, " ha detto Wu. "Indirizzare nanobolle plasmoniche alle cellule tumorali ha il potenziale per migliorare la somministrazione di farmaci e l'uccisione delle cellule tumorali".

Per formare le nanobolle, i ricercatori devono prima ottenere i nanocluster d'oro all'interno delle cellule tumorali. Gli scienziati lo fanno etichettando le singole nanoparticelle d'oro con un anticorpo che si lega alla superficie della cellula cancerosa. Le cellule ingeriscono le nanoparticelle d'oro e le sequestrano insieme in minuscole tasche appena sotto le loro superfici.

Mentre alcune nanoparticelle d'oro vengono assorbite da cellule sane, le cellule tumorali assorbono molto di più, e la selettività della procedura è dovuta al fatto che la soglia minima di energia laser necessaria per formare una nanobolla in una cellula cancerosa è troppo bassa per formare una nanobolla in una cellula sana.