Sembra una scena di un romanzo di fantascienza:un esercito di minuscoli robot armati che viaggiano intorno a un corpo umano, cacciare i tumori maligni e distruggerli dall'interno.

Ma la ricerca odierna su Nature Communications del Davis Cancer Center dell'Università della California mostra che la prospettiva di uno scenario realistico potrebbe non essere lontana. Si stanno compiendo progressi promettenti nello sviluppo di una nanoparticella antitumorale multiuso chiamata "nanoporfirina" che può aiutare a diagnosticare e curare i tumori.

Il cancro è il più grande killer del mondo. Nel 2012, si stima che siano stati diagnosticati 14,1 milioni di nuovi casi di cancro e circa 8,2 milioni di persone sono morte di cancro in tutto il mondo.

Quest'anno, il cancro ha superato le malattie cardiovascolari diventando la principale causa di morte in Australia; 40, 000 australiani sono morti a causa del cancro l'anno scorso. Non c'è da meravigliarsi se gli scienziati esplorano ogni possibile tecnologia per diagnosticare e curare la malattia in modo efficiente e sicuro.

La nanotecnologia è una di queste rivoluzionarie tecnologie di lotta contro il cancro.

Nanotecnologia:un grosso problema

Un nanometro è un'unità di lunghezza molto piccola, solo un miliardesimo di metro. La nanotecnologia cerca di costruire incredibilmente piccoli, strutture di livello nanometrico per diverse funzioni e applicazioni.

Una di queste applicazioni basate sulle nanoparticelle è lo sviluppo di una tecnologia diagnostica del cancro precisa e sicura, efficace trattamento del tumore. L'unico problema è che le nanoparticelle devono essere adattate a lavori specifici. Possono richiedere molto tempo e denaro da ricercare e costruire.

Quindi come funzionano le nanoparticelle? Possono essere realizzati utilizzando componenti inorganici o organici. Ognuno ha proprietà diverse:

• Le nanoparticelle inorganiche hanno spesso proprietà uniche che le rendono utili in applicazioni come le sonde di fluorescenza e le diagnosi di tumori mediante risonanza magnetica;
• Le nanoparticelle organiche "morbide" sono i migliori vettori di somministrazione di farmaci per il trattamento dei tumori, per la loro biocompatibilità, capacità di essere chimicamente modificati e la loro capacità di caricare il farmaco. Alcune nanomedicine organiche "morbide" tra cui Genexol-PM (micelle polimeriche caricate con paclitaxel), Doxil (doxorubicina liposomiale) e Abraxane (nanoaggregato di albumina sierica umana caricato con paclitaxel) sono stati approvati o sono in fase di sperimentazione clinica per il trattamento dei tumori umani.

La nuova nanoparticella organica – la nanoporfirina – può fare tutto questo.

Pro e contro della nanoporfirina

La nanoporfirina ha una dimensione di soli 20-30 nanometri. Se vuoi diventare tecnico, è una micella autoassemblata costituita da molecole dendrimeriche anfifiliche reticolabili contenenti quattro porfirine.

Se vuoi diventare meno tecnico, è un gruppo di molecole poco legate (o "micelle") con le loro teste idrofile ("amante dell'acqua") rivolte verso l'esterno e le loro code idrofobe ("che odiano l'acqua") rivolte verso l'interno. Ogni molecola contiene composti organici chiamati porfirine. Le porfirine possono essere presenti in natura, il più noto è eme, il pigmento nei globuli rossi.

Le piccole dimensioni della nanoporfirina le conferiscono un vantaggio intrinseco in quanto può essere inghiottita e accumulata nelle cellule tumorali, dove può agire su due livelli:

1. A livello molecolare, la nanoporfirina può aiutare la diagnosi migliorando il contrasto del tessuto tumorale nella risonanza magnetica (MRI), tomografia ad emissione di positroni (PET) e PET-MRI dual modale. (Ancora, questo è un po' tecnico ma se ti interessa la porfirina agisce come un ligando, che chela con agenti di imaging ioni metallici come gadolinio (III) o rame (II).)
2. a livello micellare, la nanoporfirina può essere caricata con farmaci antitumorali per uccidere il tessuto maligno. Quando attivato, Per esempio, può generare calore per "cucinare" il tessuto tumorale, e rilasciare specie letali reattive dell'ossigeno (ROS) nei siti del tumore.

Armati e pericolosi (per i tumori)

I processi funzionali delle nanoparticelle possono essere simili a quelli di un nano-robot armato. Per esempio, quando un modulo di riconoscimento del tumore è installato in un nano-robot di consegna (particella organica), le particelle nano-robot armate caricate di farmaco possono prendere di mira e rilasciare il farmaco nel tessuto tumorale. Uccidono solo quelle cellule, pur essendo innocuo per le cellule e i tessuti sani circostanti.

Se un modulo di riconoscimento del tumore è installato in una sonda nano-robot (particella inorganica), le particelle di nano-robot armati possono entrare nel tessuto tumorale e attivare un segnale misurabile per aiutare i medici a diagnosticare meglio i tumori.

È stata una grande sfida integrare queste funzioni su un'unica nanoparticella. È difficile combinare le funzioni di imaging e la capacità di assorbimento della luce per la fototerapia in nanoparticelle organiche come vettori di farmaci. Questo ha, fino ad ora, ha ostacolato lo sviluppo di nanoparticelle organiche "tutto in uno" intelligenti e versatili per la diagnosi e il trattamento dei tumori.

La produzione di nanoporfirina è una strategia efficiente nello sviluppo di prodotti multifunzionali, nanoparticelle integrate. La stessa strategia potrebbe essere utilizzata per guidare ulteriori piattaforme di nanoparticelle versatili per ridurre i costi della nanomedicina, sviluppare piani di trattamento personalizzati e produrre nanomedicinali autovalutanti.

Questa storia è pubblicata per gentile concessione di The Conversation (sotto Creative Commons-Attribuzione/Nessun derivato).