I trattamenti convenzionali per malattie come il cancro possono avere effetti collaterali dannosi e il motivo principale è che tali trattamenti non sono mirati specificamente alle cellule del corpo dove sono necessari. E se i farmaci per il cancro, malattia cardiovascolare, e altre malattie possono essere mirate in modo specifico e solo alle cellule che necessitano del medicinale, e lasciare intatti i tessuti normali?

Un nuovo studio che coinvolge Erkki Ruoslahti del Sanford-Burnham Medical Research Institute, M.D., dottorato di ricerca, contribuendo al lavoro di Samir Mitragotri, dottorato di ricerca, all'Università della California, Santa Barbara, hanno scoperto che la forma delle nanoparticelle può migliorare il targeting dei farmaci. Lo studio, pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , scoperto che le nanoparticelle a forma di bastoncino, o nanotubi, al contrario delle nanoparticelle sferiche, sembrano aderire più efficacemente alla superficie delle cellule endoteliali che rivestono l'interno dei vasi sanguigni.

"Mentre è stato dimostrato che la forma delle nanoparticelle ha un impatto sull'assorbimento cellulare, l'ultimo studio mostra che i tessuti specifici possono essere presi di mira controllando la forma delle nanoparticelle. Conservando il materiale, volume, e l'anticorpo bersaglio lo stesso, un semplice cambiamento nella forma della nanoparticella migliora la sua capacità di colpire tessuti specifici, " disse Mitragotri.

"Le particelle allungate sono più efficaci, " ha aggiunto Ruoslahti. "Presumibilmente il motivo è che se hai una particella sferica e ha siti di legame su di essa, la curvatura della sfera consente solo a tanti di quei siti di legame di interagire con i recettori di membrana sulla superficie di una cellula".

In contrasto, i nanorod allungati hanno una superficie maggiore che è in contatto con la superficie delle cellule endoteliali. Più degli anticorpi che rivestono il nanorod possono quindi legare i recettori sulla superficie delle cellule endoteliali, e ciò porta a un'adesione cellulare più efficace e a un rilascio di farmaci più efficace.

Test di nanoparticelle mirate

Il laboratorio di Mitragotri ha testato l'efficacia di nanoparticelle a forma di bastoncino in reti sintetizzate di canali chiamate "reti microvascolari sintetiche, " o SMN, che imitano le condizioni all'interno dei vasi sanguigni. Le nanoparticelle sono state testate anche in vivo in modelli animali, e separatamente nei modelli matematici.

I ricercatori hanno anche scoperto che le nanobarre mirate al tessuto polmonare nei topi si accumulavano a una velocità doppia rispetto alle nanosfere progettate con lo stesso anticorpo mirato. Anche, il targeting potenziato dei nanorod è stato osservato nelle cellule endoteliali del cervello, che è stato storicamente un organo difficile da prendere di mira con i farmaci.

Nanoparticelle già utilizzate in alcuni farmaci antitumorali

Le nanoparticelle sono state studiate come vasi per trasportare farmaci attraverso il corpo. Una volta ingegnerizzati con anticorpi che si legano a recettori specifici sulla superficie delle cellule bersaglio, queste nanoparticelle possono anche, in linea di principio, diventano altamente specifici per la malattia che sono progettati per trattare.

Ruoslahti, un pioniere nel campo dell'adesione cellulare, il modo in cui le cellule si legano all'ambiente circostante, ha sviluppato piccole molecole a catena chiamate peptidi che possono essere utilizzate per indirizzare i farmaci ai tumori e alle placche aterosclerotiche.

Risultati promettenti

"Il maggiore attaccamento specifico mostrato dalle particelle a forma di bastoncino offre numerosi vantaggi nel campo della somministrazione di farmaci, in particolare nella somministrazione di farmaci come chemioterapici, che sono altamente tossici e richiedono l'uso di approcci mirati, " hanno scritto gli autori nel loro articolo.

Gli studi dimostrano che le nanobarre con un elevato rapporto di aspetto si attaccano in modo più efficace alle cellule mirate rispetto alle nanoparticelle sferiche. I risultati promettono lo sviluppo di nuove terapie mirate con meno effetti collaterali dannosi.