(Phys.org) — I ricercatori hanno sviluppato un concetto per migliorare potenzialmente la somministrazione di farmaci per il trattamento del cancro utilizzando nanoparticelle che si concentrano ed espandono in presenza di una maggiore acidità riscontrata nelle cellule tumorali.

Il concetto prevede l'utilizzo di nanoparticelle costituite da "polibasi deboli, " composti che si espandono quando trasportati in ambienti che mimano le cellule tumorali, che hanno una maggiore acidità rispetto ai tessuti circostanti. I ricercatori hanno utilizzato modelli sofisticati per mostrare come le particelle si accumulerebbero nelle regioni con maggiore acidità e vi rimarranno abbastanza a lungo per la somministrazione di farmaci antitumorali.

"Questo fenomeno, che chiamiamo pH phoresis, può fornire un meccanismo utile per migliorare la somministrazione di farmaci alle cellule tumorali nei tessuti tumorali solidi, " ha detto You-Yeon Won, professore associato di ingegneria chimica alla Purdue University.

Le soluzioni con un pH inferiore a 7 si dicono acide, e quelli con un pH più alto sono basici o alcalini. Il concetto di pH phoresis si basa sull'utilizzo di "micelle polimeriche sintetiche, " minuscole sfere di somministrazione di farmaci che ospitano farmaci nel loro nucleo interno e contengono un involucro esterno realizzato con un materiale che ha dimostrato di espandersi notevolmente quando il pH cambia da alcalino ad acido.

Un doppio aumento delle dimensioni potrebbe comportare un aumento simile nell'efficienza della somministrazione del farmaco ai tumori.

"Un tale effetto sarebbe un punto di svolta fornendo la giusta dose di farmaci antitumorali all'interno delle cellule tumorali, " Ha detto Won. "Questo concetto di pH phoresis potrebbe anche essere facilmente combinato con altre metodologie consolidate di somministrazione di farmaci, rendendolo potenzialmente pratico per l'applicazione medica."

Il concetto è descritto in un documento di ricerca che apparirà nel Giornale del Rilascio Controllato il 15 luglio, e una versione inedita è apparsa online il 19 giugno. Il documento è stato scritto da Won e dal dottorando Hoyoung Lee. I risultati hanno mostrato come l'espansione delle micelle sia ottimizzata nel pH specifico nelle cellule tumorali.

I ricercatori hanno dimostrato che il più alto grado di gonfiore delle micelle nei tumori deve verificarsi quando c'è un pH di circa 7,0, più o meno 0,5, per la consegna ottimale dei farmaci al tessuto tumorale.

"I tumori solidi hanno un pH extracellulare significativamente più basso, circa 6.5-6.9, rispetto al tessuto normale, che ha un pH medio di 7,4, "Ha detto vinto.

Le polibasi deboli nelle micelle contengono molecole chiamate ammine, che sono costituiti da atomi di azoto e idrogeno. Le micelle si gonfiano a pH più bassi a causa della maggiore "protonazione, " o l'aggiunta di protoni agli atomi di azoto nelle ammine. Poiché i protoni sono caricati positivamente, le ammine con carica simile si respingono, provocando l'espansione delle nanoparticelle.

La carica positiva rallenta il movimento delle micelle fuori dal tessuto tumorale, che farebbe sì che le nanoparticelle si accumuli all'interno della massa tumorale abbastanza a lungo da entrare nelle cellule tumorali e rilasciare farmaci antitumorali.

"Questo concetto è semplice da capire, eppure nessuno l'ha riconosciuto prima, " Ha detto Won. "E ci è voluto un po' di tempo per mettere questa descrizione su un piano matematico. Fare quello, abbiamo dovuto modificare la famosa equazione di diffusione della prima legge di Fick."

La legge, derivato dal medico e fisiologo Adolf Fick nel 1855, descrive come le molecole si diffondono da regioni ad alta concentrazione a regioni a bassa concentrazione.

Le micelle sono inoltre rivestite con vernice protettiva in modo che possano rimanere intatte abbastanza a lungo da raggiungere i siti tumorali, dove si espandono e poi si biodegradano.

Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare quanto bene l'approccio potrebbe migliorare la somministrazione dei farmaci, ma il concetto di pH phoresis sviluppato da Won e dal suo studente rappresenta un passo nello sviluppo di tecniche di nanomedicina nella somministrazione di farmaci, Egli ha detto.