I liposomi sono utilizzati nella medicina contemporanea per trasportare e applicare farmaci e geni in diverse aree tissutali del corpo. Sono piccole molecole lipidiche a forma di bolla, e un candidato attraente per la consegna perché sono composti dello stesso materiale delle membrane cellulari. Diversi tipi di cancro, ad esempio, sono trattati con terapia liposomiale.
I liposomi di dimensioni nanometriche migliorerebbero notevolmente la precisione e l'efficacia della somministrazione di farmaci e geni. Alcune di queste tecnologie esistono già sul mercato e nell'uso clinico, ma la consegna cellulare specifica è ancora una proprietà da esplorare in nanomedicina.
Sanjeev Ranjan ha studiato l'uso delle nanoparticelle liposomiali nel trattamento dei disturbi dell'orecchio interno. La sua tesi di dottorato per il Dipartimento di ingegneria biomedica e scienze computazionali dell'Università di Aalto esamina la produzione di nanoliposomi, il loro uso nella somministrazione di farmaci e geni, e anche nelle tecniche di imaging. Con ulteriori ricerche Ranjan si aspetta che tutte queste proprietà vengano combinate in un'unica nanoparticella multifunzionale.
"I liposomi sono attualmente le nanoparticelle più avanzate per la somministrazione di farmaci e geni in vivo. Il loro problema principale è che non possono essere mirati esattamente alle cellule desiderate con un'elevata efficienza, " precisa Ranjan.
La ricerca di Ranjan ha fatto parte del progetto NanoEar, finanziato dall'UE, che abbraccia 24 università. L'OMS ha stimato nel 2004 che almeno 275 milioni di persone soffrono di ipoacusia o sordità in tutto il mondo. NanoEar mira a fornire nanoparticelle multifunzionali per la terapia clinica.
Farmaci e geni applicati con precisione da cellula a cellula dai nanoliposomi
Con la nanotecnologia diventa possibile un targeting molto preciso della terapia con liposomi. Ranjan e i suoi colleghi hanno escogitato una nuova tecnica a ultrasuoni per la produzione di nanoparticelle di liposomi, che può essere consegnato nell'orecchio interno e all'interno della coclea.
"La tecnica è molto veloce, non invasivo, non c'è perdita di materiale, e può essere utilizzato su larga scala:questi sono tutti vantaggi rispetto ai nanoliposomi preparati con altri metodi ad ultrasuoni attualmente disponibili, "Spiega Ranjan.
Nella terapia genica, geni estranei vengono introdotti nel corpo per correggere le menomazioni. Nell'orecchio interno, all'interno della coclea, ci sono neuroni chiamati cellule ciliate, danni che comportano la perdita dell'udito.
Un'illustrazione schematica di un liposoma multifunzionale ideale con farmaci e geni incapsulati, agente di imaging, agente penetrante nelle cellule e frazione mirata specifica.
Ranjan e i suoi colleghi hanno studiato la consegna mirata di liposomi incapsulati con i geni Math1, che aiutano le cellule ciliate a sopravvivere. Hanno progettato peptidi con la modellazione al computer e la visualizzazione dei fagi e li hanno coniugati alle nanoparticelle di liposomi da consegnare nella coclea.
"Le nanoparticelle vengono introdotte in specifici recettori in cellule specifiche, e il nuovo gene incapsulato comincerà ad esprimersi nelle cellule.
"L'attuale integratore clinico per questo tipo di trattamento è un impianto cocleare molto costoso. La nostra ricerca potrebbe rendere il trattamento dei danni alla coclea molto più economico e accessibile".
Al fine di controllare efficacemente il funzionamento delle particelle, sono necessarie tecniche di visualizzazione. Ranjan ha studiato l'applicabilità della risonanza magnetica (MRI) ai nanoliposomi. Le particelle possono essere tracciate con la risonanza magnetica contrassegnandole con sostanze di visualizzazione.
"È fondamentale che i medici siano in grado di visualizzare l'orecchio interno. Non c'è modo di visualizzare direttamente l'interno della coclea, che si trova all'interno delle strutture ossee nel cranio. Abbiamo sviluppato nanoparticelle che possono essere riprese con la risonanza magnetica nella coclea".
Nanoparticelle multifunzionali per fare una svolta nella nanomedicina?
Tutte le proprietà che Ranjan ha studiato nei nanoliposomi - farmaci mirati e consegna genica e tracciabilità con la risonanza magnetica - potrebbero essere combinate in un'unica nanoparticella multifunzionale.
"Sono molto richiesti nella nanomedicina. Le particelle contenenti agenti di contrasto per risonanza magnetica che abbiamo progettato sono un passo avanti verso la realizzazione della multifunzionalità".
La ricerca sulla produzione di nanoparticelle multifunzionali è a buon punto nel gruppo di ricerca di Ranjan. Ranjan e il suo supervisore, il professor Paavo Kinnunen, stanno pianificando una start-up per commercializzare la loro ricerca su un prodotto per uso clinico.
"Siamo già molto avanzati nella tecnologia e con il nostro prototipo del prodotto, " conferma il professor Kinnunen.
