I diamanti sono a volte considerati i migliori amici di una ragazza. Ora, questa espressione sta per avere un nuovo significato. Infatti, particelle di diamante su scala nanometrica potrebbero offrire un nuovo modo per rilevare il cancro molto prima di quanto si pensasse in precedenza. È proprio questo l'obiettivo di un progetto di ricerca chiamato Dinamo, finanziato dall'UE. Nello specifico, mira a sviluppare una piattaforma di rilevamento nanotecnologico non invasiva per il monitoraggio in tempo reale dei processi biomolecolari nelle cellule tumorali viventi.
Fare così, hanno sviluppato una nuova tecnica, basato sull'uso di particelle di nanodiamante fluorescente (NDP). "Abbiamo dimostrato che la specifica combinazione di proprietà NDP li rende un materiale altamente adatto per la costruzione di sonde in grado di rilevare biomolecole che vanno dalle proteine al DNA, " afferma il coordinatore del team Milos Nesladek, che è anche il principale scienziato presso l'Istituto per la ricerca sui materiali, Imeco, con sede a Lovanio, Belgio, "tali sonde potrebbero essere utilizzate per studiare i processi molecolari nelle cellule su scala nanometrica".
Il problema è che le soluzioni precedenti non consentivano il monitoraggio dei processi all'interno delle cellule viventi per un lungo periodo di tempo. "La nostra sfida chiave era sostituire i coloranti bimolecolari fluorescenti che sono attualmente utilizzati come marcatori di luminescenza nella ricerca sulle cellule tumorali, " spiega Nesladek.
Gli NDP presentano diversi vantaggi. Sono altamente biocompatibili. Possono rimanere per periodi prolungati all'interno delle cellule senza influenzare alcun meccanismo cellulare. Per di più, possono essere ingegnerizzati per ottenere una gamma di ottiche, proprietà magnetiche e superficiali. "Le ridotte dimensioni degli NDP consentono loro di penetrare nelle singole membrane cellulari in modo non invasivo, che non provoca danni alla cellula e senza alcuna interruzione delle normali funzioni cellulari, " Nesladek dice a CommNet. "La luminescenza e le proprietà magnetiche cambiano a seconda dell'interazione dell'NDP con l'ambiente cellulare, " Aggiunge.
Le proprietà superficiali degli NDP sono tali che è possibile attaccare ad essi specifiche biomolecole, come molecole di DNA primarie. Consegnato con precisione alla cella di destinazione, queste biomolecole possono misurare, monitorare o alterare i componenti biologici all'interno della cellula. I PSN possono così diventare non solo uno strumento per monitorare e rilevare i cambiamenti precancerosi, ma anche per rettificarli. Ulteriori sviluppi sono in corso nei successivi progetti dell'UE come DIAMANT.
Alcuni esperti apprezzano questo approccio. "Lo sviluppo di nuovi vettori per la somministrazione di farmaci è cruciale per il trattamento di numerosi decessi, compreso il cancro, " commenta Fedor Jelezko, direttore dell'Istituto di ottica quantistica dell'Università di Ulm in Germania. "La novità dell'approccio [del progetto] è l'uso di materiale innovativo per il trasporto di farmaci, " dice a CommNet. Nanodiamond offre opportunità uniche per la progettazione di vettori di farmaci poiché possono essere visualizzati otticamente utilizzando la tecnica della microscopia a fluorescenza. "Questo consente il monitoraggio della somministrazione e del rilascio dei farmaci nelle cellule con dettagli senza precedenti, " aggiunge. Questo monitoraggio è già stato dimostrato dai team dell'Ecole Normale Supérieure (ENS) di Cachan e dall'Istituto per il cancro Gustave Roussy di Parigi, Francia.
Altri esperti sono più cauti. "Sebbene ci siano stati numerosi esperimenti convincenti che dimostrano che i nanodiamanti possono trasportare farmaci antitumorali attivi nelle cellule di coltura e persino nei topi, è molto improbabile che venga mai usato negli esseri umani, soprattutto perché il diamante è così inerte che non può essere degradato e quindi non può essere facilmente eliminato dal corpo", commenta François Treussart, professore di fisica all'ENS.
Però, sembra un futuro luminoso per la tecnologia. "Molto al di là degli obiettivi [del progetto], il futuro dei nanodiamanti nelle applicazioni mediche è più un dispositivo diagnostico nella medicina personale o uno strumento di monitoraggio, ad esempio per monitorare l'attecchimento di cellule staminali nella medicina rigenerativa, come recentemente dimostrato dalle applicazioni biomediche del team ND fluorescente presso l'Istituto di Scienze Atomiche e Molecolari, presso l'Academia Sinica di Taiwan, " conclude.
Una sonda NDP, posto in una cella bersaglio, dovrebbe essere in grado di rilevare e trasmettere informazioni sui processi che si svolgono in questa cella. "Il progetto Dinamo è terminato, ma i partner stanno ancora collaborando, " Nesladek racconta. "L'Università di Stoccarda in Germania sta sviluppando una sonda NDP. "Dinamo si è concentrata sul contesto del cancro al seno e del cancro del colon-retto, ma non c'è motivo per cui la tecnica non possa essere applicata a un'ampia gamma di altri tumori, " dice a CommNet. Conclude che un altro obiettivo futuro è esplorare la possibilità di utilizzare sonde NDP per rilevare le cellule staminali del cancro.
