(Phys.org) — In un nuovo studio, un rivestimento "bioadesivo" sviluppato alla Brown University ha migliorato significativamente l'assorbimento intestinale nel flusso sanguigno di nanoparticelle che un giorno potrebbero trasportare farmaci proteici come l'insulina. Tale passaggio è necessario per i farmaci assunti per bocca, piuttosto che iniettato direttamente nel sangue.

Per i farmaci a base di proteine ​​come l'insulina da assumere per via orale anziché per iniezione, i bioingegneri devono trovare un modo per trasportarli in sicurezza attraverso lo stomaco fino all'intestino tenue, dove possono essere assorbiti e distribuiti dal flusso sanguigno. I progressi sono stati lenti, ma in un nuovo studio, i ricercatori segnalano un importante progresso tecnologico:mostrano che un rivestimento "bioadesivo" ha aumentato significativamente l'assorbimento intestinale di nanoparticelle polimeriche nei ratti e che le nanoparticelle sono state consegnate ai tessuti intorno al corpo in un modo che potrebbe essere potenzialmente controllato.

"I risultati di questi studi forniscono un forte supporto per l'uso di polimeri bioadesivi per migliorare l'assorbimento di nanoparticelle e microparticelle dall'intestino tenue per la somministrazione orale di farmaci, " hanno scritto i ricercatori nel Giornale del Rilascio Controllato , guidato dall'autore corrispondente Edith Mathiowitz, professore di scienze mediche alla Brown University.

Mathiowitz, che insegna al Dipartimento di Farmacologia Molecolare di Brown, Fisiologia, e Biotecnologie, ha lavorato per più di un decennio per sviluppare rivestimenti bioadesivi in ​​grado di far aderire le nanoparticelle al rivestimento mucoso dell'intestino in modo che vengano assorbite nelle sue cellule epiteliali e trasferite nel flusso sanguigno. L'idea è che i medicinali a base di proteine ​​vengano trasportati nelle nanoparticelle.

Nel nuovo studio, apparso online il 21 giugno Mathiowitz ha messo uno dei suoi rivestimenti più promettenti, una sostanza chimica chiamata PBMAD, alla prova sia su banco di laboratorio che su modelli animali. Mathiowitz e i suoi colleghi hanno richiesto un brevetto relativo all'opera, che sarebbe stato assegnato alla Brown University.

In precedenti esperimenti, Mathiowitz e il suo gruppo hanno dimostrato non solo che il PBMAD ha proprietà bioadesive, ma anche che resiste all'ambiente acido dello stomaco e poi si dissolve nel pH più alto dell'intestino tenue.

Aderire, assorbire, arrivare

I risultati appena pubblicati si sono concentrati sulla questione di quante particelle, sia rivestito con PBMAD o meno, verrebbe assorbito dall'intestino e distribuito ai tessuti. Per un più facile monitoraggio in tutto il corpo, Il team di Mathiowitz ha usato di proposito particelle sperimentali e di controllo fatte di materiali che il corpo non si sarebbe rotto. Poiché erano "non erodibili", le particelle non contenevano alcun medicinale.

I ricercatori hanno utilizzato particelle di circa 500 nanometri di diametro costituite da due materiali diversi:polistirene, che aderisce abbastanza bene alla mucosa intestinale, e un'altra plastica chiamata PMMA, che non. Hanno rivestito alcune delle particelle di PMMA in PBMAD, per vedere se il rivestimento bioadesivo potrebbe far aderire le particelle di PMMA in modo più affidabile all'intestino e quindi essere assorbite.

Prima la squadra, inclusi gli autori Joshua Reineke della Wayne State University e Daniel Cho di Brown, ha eseguito test di base da banco per vedere quanto bene aderiva ogni tipo di particelle. Le particelle rivestite con PBMAD hanno dimostrato di avere la più forte viscosità al tessuto intestinale, legando più del doppio delle particelle di PMMA non rivestite e circa 1,5 volte più forte delle particelle di polistirene.

L'esperimento principale, però, comportava l'iniezione di dosi delle diverse particelle nell'intestino dei ratti per vedere se sarebbero state assorbite e dove quelle che erano state assorbite potevano essere trovate cinque ore dopo. Alcuni ratti hanno ricevuto una dose di particelle di polistirene, alcuni hanno ottenuto il PMMA non rivestito e alcuni hanno ottenuto le particelle di PMMA rivestite con PBMAD.

Le misurazioni hanno mostrato che i ratti hanno assorbito il 66,9 percento delle particelle rivestite di PBMAD, 45,8 percento delle particelle di polistirene e solo l'1,9 percento delle particelle di PMMA non rivestite.

Nel frattempo, le diverse particelle avevano profili di distribuzione molto diversi intorno al corpo. Più dell'80 percento delle particelle di polistirene assorbite è andato al fegato e un altro 10 percento è andato ai reni. Le particelle di PMMA, rivestito o meno, trovarono la loro strada verso una varietà molto più ampia di tessuti, anche se in distribuzioni diverse. Per esempio, le particelle rivestite di PBMAD avevano molte più probabilità di raggiungere il cuore, mentre quelli non rivestiti avevano molte più probabilità di raggiungere il cervello.

Potenziale farmaceutico

Il fatto apparente che le diverse proprietà superficiali delle particelle di dimensioni simili avessero distribuzioni così distinte nei tessuti dei ratti dopo lo stesso periodo di cinque ore suggerisce che gli scienziati potrebbero imparare a sintonizzare le particelle per raggiungere parti specifiche del corpo, essenzialmente mirando a dosi di medicinali assunti per via orale, Mathiowitz ha detto.

"La distribuzione nel corpo può essere in qualche modo controllata con il tipo di polimero che usi, " lei disse.

Per adesso, lei e il suo gruppo hanno lavorato duramente per determinare la biofisica di come le particelle rivestite di PBMAD vengono assorbite dall'intestino. Bisogna anche lavorare di più, ad esempio per dimostrare la consegna effettiva di medicinali a base di proteine ​​in quantità sufficiente ai tessuti dove sono necessari.

Ma Mathiowitz ha detto che i nuovi risultati le danno una notevole fiducia.

"Ciò che questo significa ora è che se ricopro correttamente le nanoparticelle bioerodibili, posso migliorare il loro assorbimento, " ha detto. "Le nanoparticelle bioerodibili sono ciò che in definitiva vorremmo utilizzare per fornire proteine. La domanda che affrontiamo in questo documento è quanto possiamo offrire. I numeri che abbiamo visto rendono l'obiettivo più fattibile".

Un'altra frontiera per il rilascio di nanoparticelle è l'ideazione di un metodo sicuro per produrre nanoparticelle, Matiowitz ha detto, ma, "abbiamo già sviluppato metodi sicuri e riproducibili per incapsulare proteine ​​in minuscole nanoparticelle senza compromettere la loro attività biologica".