(Phys.org)—I ricercatori hanno scoperto un metodo che consente il rilascio controllato di un agente attivo sulla base di un nanoveicolo magnetico. La ricerca, condotta dall'EPFL, l'Istituto Adolphe Merkle e l'Ospedale Universitario di Ginevra, apre nuove possibilità per lo sviluppo del target.

Alcuni farmaci sono tossici per natura. Per esempio, i farmaci antitumorali sviluppati per uccidere le cellule malate danneggiano anche quelle sane. Per limitare gli effetti collaterali della chemioterapia, sarebbe un grande passo avanti se fosse possibile rilasciare un farmaco solo nella zona interessata del corpo. Nell'ambito del Programma di ricerca nazionale "Materiali intelligenti" (PNR 62) - una cooperazione tra il FNS e la Commissione per la tecnologia e l'innovazione (CTI) - ricercatori dell'ETH di Losanna, l'Istituto Adolphe Merkle e l'Ospedale Universitario di Ginevra hanno scoperto un metodo che potrebbe rappresentare un passo importante verso lo sviluppo di un farmaco intelligente di questo tipo. Combinando le loro conoscenze specialistiche nei settori delle scienze dei materiali, nanomateriali biologici e medicina, sono stati in grado di dimostrare la fattibilità dell'utilizzo di un nanoveicolo per trasportare farmaci e rilasciarli in modo controllato.

Questo nanocontenitore è un liposoma, che assume la forma di una vescicola. Ha un diametro da 100 a 200 nanometri ed è 100 volte più piccolo di una cellula umana. La membrana della vescicola è composta da fosfolipidi e l'interno della vescicola offre spazio per il farmaco. Sulla superficie del liposoma, molecole specifiche aiutano a colpire le cellule maligne e a nascondere il nanocontenitore al sistema immunitario, che potrebbe altrimenti considerarlo un'entità straniera e cercare di distruggerlo. Ora i ricercatori dovevano solo scoprire un meccanismo per aprire la membrana a piacimento.

Effetto nano

Questo è esattamente ciò che i ricercatori sono riusciti a fare. Come hanno fatto? Integrando nella membrana del liposoma nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetico (SPION), che diventano magnetici solo in presenza di un campo magnetico esterno. Una volta in campo, lo SPION si surriscalda. Il calore rende la membrana permeabile e il farmaco viene rilasciato. I ricercatori hanno dimostrato la fattibilità di un tale nano-veicolo rilasciando in maniera controllata una sostanza colorata contenuta nei liposomi. "Possiamo davvero parlare di nanomedicina in questo contesto perché, sfruttando il superparamagnetismo, stiamo sfruttando un effetto quantistico che esiste solo a livello di nanoparticelle, " spiega Heinrich Hofmann del Powder Technology Laboratory dell'EPFL. Gli SPION sono anche un ottimo mezzo di contrasto nella risonanza magnetica (MRI). Una semplice risonanza magnetica mostra la posizione dello SPION e consente il rilascio del farmaco una volta raggiunto il target mirato. individuare.

Progettato per la pratica medica

"Per massimizzare le possibilità di scoprire un trattamento efficace, ci siamo concentrati sui nanocontenitori, che sarebbe prontamente accettato dai medici, " aggiunge Heinrich Hofmann. Questa strategia limita la gamma di possibilità. Liposomi, che sono già utilizzati in una serie di farmaci sul mercato, sono composti da fosfolipidi naturali che si trovano anche nelle membrane delle cellule umane. Per aprirli, ricercatori si sono concentrati su SPION, già oggetto di numerosi studi tossicologici. I materiali più efficienti sono stati ignorati perché si sapeva poco o nulla dei loro effetti sugli esseri umani. In termini di forma, un altro importante parametro del magnetismo, hanno scelto di utilizzare solo nanoparticelle sferiche, che sono considerati più sicuri delle forme fibrose. L'intensità e la frequenza del campo magnetico necessarie per rilasciare l'agente attivo sono compatibili con la fisiologia umana.

La combinazione di questi parametri ha presentato ai ricercatori un'altra sfida:raggiungere una temperatura sufficientemente alta da aprire i liposomi, sono stati costretti ad aumentare le dimensioni dello SPION da 6 a 15 nanometri. La membrana delle vescicole ha uno spessore di soli 4-5 nanometri. Poi il colpo da maestro:il gruppo di ricerca di Alke Fink dell'Adolphe Merkle Institute è riuscito a raggruppare lo SPION in una parte della membrana. Ciò ha anche reso più facile il rilevamento della risonanza magnetica. Prima di iniziare i test in vivo, i ricercatori mirano a studiare in maggiore dettaglio l'integrazione di SPION nella membrana del liposoma.