Negli ultimi dieci anni sono stati fatti progressi significativi nella chemioterapia, ma indirizzare i farmaci alle cellule tumorali evitando i tessuti sani continua a essere una sfida importante.

La nanotecnologia ha sbloccato nuovi percorsi per la somministrazione mirata di farmaci, compreso l'uso di nanovettori, o capsule, che possono trasportare carichi di terapie a piccole molecole in punti specifici del corpo.

La presa? Questi vettori sono piccoli, e importa quanto siano piccoli. Cambia la dimensione da 10 nanometri a 100 nanometri, e i farmaci possono finire nelle cellule o negli organi sbagliati e quindi danneggiare i tessuti sani.

Un presupposto comune è che una volta creato un nanocarrier, mantiene le sue dimensioni e la sua forma sullo scaffale così come nel corpo.

Però, recente lavoro di un gruppo di ricercatori guidati da Thomas H. Epps, III, e Millicent Sullivan del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare dell'Università del Delaware hanno dimostrato che le procedure di routine nella gestione e nell'elaborazione di soluzioni di nanocarrier possono avere un'influenza significativa sulle dimensioni e sulla forma di queste minuscole strutture.

I loro risultati sono riportati in un documento, "Evoluzione dimensionale di assemblaggi di soluzioni macromolecolari altamente anfifilici tramite un percorso bimodale distinto, " pubblicato in Comunicazioni sulla natura il 7 aprile

Sullivan spiega che gli agenti chemioterapici sono progettati per influenzare i processi legati alla divisione cellulare. Perciò, non solo uccidono le cellule cancerose, ma sono anche tossiche per altre cellule in rapida proliferazione come quelle dei follicoli piliferi e del midollo osseo. Gli effetti collaterali possono variare dalla caduta dei capelli al sistema immunitario compromesso.

"Il nostro obiettivo è fornire farmaci in modo più selettivo e specifico alle cellule tumorali, "Dice Sullivan. "Vogliamo sequestrare il farmaco in modo da poter controllare quando e dove ha un impatto".

Sebbene ci siano una serie di percorsi per creare nanocapsule che trasportano farmaci, c'è un crescente interesse per l'uso di polimeri per questa applicazione.

"L'autoassemblaggio molecolare dei polimeri offre la possibilità di creare uniformi, strutture personalizzabili di dimensioni e forma predeterminate, " dice Epps. "Il problema sta nell'assumere che una volta prodotti, non cambiano".

Si scopre che cambiano, e cambiamenti molto piccoli possono avere un impatto molto grande.

"A 75 nanometri, un nanocarrier può consegnare il suo carico direttamente a un tumore, " dice Epps. "Ma con vigorosa agitazione, può crescere fino a 150 nanometri e può accumularsi nel fegato o nella milza. Quindi la semplice agitazione può alterare completamente il profilo di distribuzione del complesso nanovettore-farmaco nel corpo".

Il lavoro ha implicazioni significative per la produzione, Conservazione, e l'uso di sistemi di somministrazione di farmaci basati su nanotecnologie.

Sulla ricerca

I ricercatori hanno utilizzato una varietà di tecniche sperimentali, tra cui la microscopia elettronica a trasmissione criogenica (cryo-TEM), diffusione di raggi X a piccolo angolo (SAXS), diffusione di neutroni a piccolo angolo (SANS), e diffusione dinamica della luce (DLS), per sondare gli effetti delle condizioni di preparazione comuni sulla stabilità a lungo termine delle strutture autoassemblate.

Il lavoro è stato svolto in collaborazione con il Center for Neutron Science dell'Università e il National Institute of Standards and Technology Center for Neutron Research.

Il documento è stato co-autore di Elizabeth Kelley, Ryan Murphy, Jonathan Seppala, Tommaso intelligente, e Sarah Hann.

Thomas H. Epps, III, è la cattedra Thomas e Kipp Gutshall di ingegneria chimica e biomolecolare, e Millicent Sullivan è professore associato presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare.