(Phys.org) — I ricercatori di ingegneria biomedica hanno sviluppato un metodo di somministrazione di farmaci antitumorali che essenzialmente contrabbanda il farmaco in una cellula cancerosa prima di innescarne il rilascio. Il metodo può essere paragonato al tenere separati una bomba che uccide il cancro e il suo detonatore finché non si trovano all'interno di una cellula cancerosa, dove poi si combinano per distruggere la cellula.

"Questo è un efficiente, modo ad azione rapida di somministrare farmaci alle cellule tumorali e innescare la morte cellulare, "dice il dottor Ran Mo, autore principale di un articolo sul lavoro e ricercatore post-dottorato nel programma congiunto di ingegneria biomedica presso la North Carolina State University e l'Università del North Carolina a Chapel Hill. "Abbiamo anche utilizzato nanocapsule a base di lipidi che sono già in uso per applicazioni cliniche, rendendolo più vicino all'uso nel mondo reale."

La tecnica utilizza capsule a base di lipidi su scala nanometrica, o liposomi, per fornire sia il farmaco che il meccanismo di rilascio nelle cellule tumorali. Un set di liposomi contiene adenosina-5'-trifosfato (ATP), la cosiddetta "molecola energetica". Un secondo set di liposomi contiene un farmaco antitumorale chiamato doxorubicina (Dox) che è incorporato in un complesso di molecole di DNA. Quando le molecole di DNA entrano in contatto con alti livelli di ATP, si aprono e rilasciano il Dox. La superficie dei liposomi è integrata con lipidi o peptidi carichi positivamente, che fungono da cavatappi per introdurre i liposomi nelle cellule tumorali.

Poiché i liposomi vengono assorbiti in una cellula cancerosa, sono sigillati dal resto della cellula in un endosoma, un compartimento che delimita tutto il materiale estraneo che entra in una cellula.

L'ambiente all'interno di un endosoma è acido, che fa fondere insieme i liposomi Dox e i liposomi ATP, così come alla parete dell'endosoma stesso.

Nel frattempo, altre due cose stanno accadendo contemporaneamente. Primo, i liposomi di ATP riversano il loro ATP nei liposomi di Dox, liberando il Dox dalla sua gabbia del DNA. Secondo, le pareti dei liposomi Dox creano un'apertura nell'endosoma, versando il loro contenuto ricco di Dox nella cellula circostante, portando alla morte cellulare.

In un modello di topo, i ricercatori hanno scoperto che la nuova tecnica ha ridotto significativamente le dimensioni dei tumori del cancro al seno rispetto al trattamento che utilizzava Dox senza i liposomi su scala nanometrica.

"Questo lavoro è in qualche modo simile alla ricerca precedente che abbiamo fatto con i nanogel a base di polimeri, ma c'è una differenza fondamentale, "dice il dottor Zhen Gu, autore senior del documento e assistente professore nel programma congiunto di ingegneria biomedica. "La differenza è che questa tecnica basata sui liposomi ci consente di introdurre ulteriore ATP nella cellula tumorale, rilasciando il farmaco più rapidamente.

"Essere in grado di regolare i livelli di ATP è importante perché alcune cellule tumorali sono carenti di ATP, " aggiunge Gu. "Ma questa tecnica funzionerebbe anche in quegli ambienti".