Un nuovo progetto presso il National Physical Laboratory (NPL) svilupperà metodologie per misurare l'impatto radiobiologico delle nanoparticelle d'oro, quando utilizzato in combinazione con radiazioni ionizzanti per migliorare i trattamenti di radioterapia e l'imaging medico.

Le nanoparticelle sono attualmente impiegate in diverse applicazioni mediche e molte altre sono state suggerite, con grandi potenziali benefici per i pazienti e gli operatori sanitari. A causa della loro elevata massa atomica, le nanoparticelle d'oro possono assorbire significativamente più radiazioni rispetto alle cellule dei tessuti molli, rendendoli ideali per aumentare la dose di radiazioni nei tumori o migliorare il contrasto di tessuti specifici durante l'imaging diagnostico (ad esempio, il doping di un tessuto con l'1% del suo peso con nanoparticelle raddoppierebbe la dose di radiazioni assorbita dopo l'esposizione ai raggi X kV).

Approfittando della biocompatibilità dell'oro, le nanoparticelle possono essere iniettate per via endovenosa e si accumuleranno naturalmente in qualsiasi area di perdita di vascolarizzazione come i tumori. Inoltre, anticorpi specifici possono essere collegati alle nanoparticelle d'oro per una selettività più specifica con particolari tipi di cellule. Però, la quantità e la qualità degli effetti delle radiazioni potenziati dalle nanoparticelle dipendono fortemente da diversi parametri come l'assorbimento cellulare delle nanoparticelle (nanoparticelle più piccole potrebbero penetrare nel nucleo cellulare e interagire con le molecole di DNA), dimensione delle nanoparticelle, concentrazione, carica e simili.

Per utilizzare in modo sicuro ed efficace le nanoparticelle d'oro, perciò, dobbiamo indagare e quantificare il maggiore impatto delle radiazioni che provocano. Ciò richiede misurazioni tracciabili e standard rigorosi per definire e quantificare i parametri chiave, che aiuterà a ottimizzare i trattamenti stessi e consentire la loro regolazione.

Il nuovo progetto lavorerà verso questo obiettivo impiegando le competenze trovate in diversi gruppi di ricerca presso NPL, in collaborazione con università e istituti di ricerca di tutto il mondo.

Il Radiation Dosimetry Group calcolerà le dosi di radiazioni potenziate e studierà i cambiamenti a livello nano e microscopico in seguito all'interazione dei fasci di radiazioni con le nanoparticelle. Le indagini di chimica delle radiazioni e di radiobiologia convalideranno e completeranno gli studi di dosimetria al fine di sviluppare modelli idonei che colleghino le caratteristiche delle nanoparticelle, deposizione di energia e risposta biologica.

Il Biotechnology Group contribuirà con tecniche avanzate di microscopia in grado di controllare la posizione e l'assorbimento di nanoparticelle all'interno di cellule e tessuti. Il Surface &Nanoanalysis Group utilizzerà tecniche di nanotecnologia per caratterizzare le loro proprietà fisiche e trovare i migliori metodi per produrle.

Ci sarà collaborazione formale e informale con ricercatori esterni di organizzazioni, tra cui la Queen's University Belfast e l'Università del Surrey, così come il contributo del Laboratorio di caratterizzazione delle nanotecnologie (NCL), parte del National Institutes of Health degli Stati Uniti. La metodologia di caratterizzazione sarà messa a disposizione della Medicine and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA), che sta esaminando la regolamentazione dell'uso medico delle nanoparticelle.

Giuseppe Schettino, dal Radiation Dosimetry Group presso NPL, disse:

"A differenza di altre ricerche correlate, questo progetto multidisciplinare si concentrerà sullo sviluppo di una metodologia per valutare e quantificare gli effetti delle nanoparticelle e delle radiazioni. Speriamo che questo sia molto prezioso per i produttori e aiuti a tradurre la ricerca dal laboratorio agli ospedali e alle cliniche dove può avvantaggiare i pazienti".