I nanosistemi "teranostici", che combinano funzioni terapeutiche e diagnostiche, rappresentano una nuova opportunità entusiasmante per somministrare farmaci a cellule specifiche e identificare i siti di malattia. Bin Liu dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, e colleghi della National University of Singapore, hanno creato nanoparticelle con due distinte funzioni antitumorali e una funzione di imaging, il tutto stimolato a richiesta da un'unica fonte luminosa. Le nanoparticelle includono anche la proprietà di targeting cellulare essenziale per il trattamento e l'imaging nelle posizioni corrette.

Il sistema è costruito attorno a un polimero a base di polietilene-glicole che trasporta un piccolo componente peptidico che gli consente di legarsi preferenzialmente a specifici tipi di cellule. Il polimero stesso funge da fotosensibilizzatore che può essere stimolato dalla luce per rilasciare specie reattive dell'ossigeno (ROS). Trasporta anche il farmaco chemioterapico doxorubicina sotto forma di profarmaco.

La fluorescenza naturale del polimero aiuta con la diagnosi e il monitoraggio della terapia in quanto mostra dove si sono accumulate le nanoparticelle. I ROS generati dalla stimolazione luminosa hanno un'attività terapeutica diretta 'fotodinamica', che distrugge le cellule bersaglio. I ROS inoltre rompono il legame tra il polimero e la doxorubicina. Così, le cellule tumorali possono essere sottoposte a un duplice attacco da parte della terapia ROS e del farmaco chemioterapico che viene rilasciato al loro interno (vedi immagine).

"Questa è la prima nanopiattaforma in grado di offrire terapia fotodinamica e chemioterapia su richiesta e guidate da immagini con rilascio di farmaci attivato tramite un interruttore della luce, " spiega Liu, sottolineando il significato del sistema.

I ricercatori hanno dimostrato la potenza della loro piattaforma applicandola a una miscela di cellule tumorali coltivate, alcuni dei quali sovraesprimono una proteina di superficie che potrebbe legarsi al peptide bersaglio sulle nanoparticelle. L'imaging a fluorescenza ha indicato che le nanoparticelle sono state assorbite dalle cellule bersaglio e che ROS e doxorubicina sono state rilasciate all'interno di queste cellule, il tutto a livelli significativamente più elevati rispetto alle cellule utilizzate come controlli. La doxorubicina che è stata rilasciata nel citoplasma cellulare è entrata prontamente nel nucleo, il suo sito di attività. In modo cruciale, la terapia combinata ha avuto un effetto citotossico maggiore di qualsiasi terapia da sola.

"La luce bianca utilizzata in questo lavoro non penetra sufficientemente nei tessuti per le applicazioni in vivo, "Liu spiega, "ma ora stiamo tentando di utilizzare la luce laser nel vicino infrarosso per migliorare la penetrazione nei tessuti e passare alla terapia del cancro su richiesta". Suggerisce anche che con alcune modifiche, il sistema può essere adatto per la diagnosi e il trattamento di altri processi patologici tra cui l'infiammazione e l'infezione da HIV.