I ricercatori della NC State hanno sviluppato una potenziale nuova arma nella lotta contro il cancro:un vettore di farmaci a forma di margherita che è molte migliaia di volte più piccolo del punto alla fine di questa frase.

Una volta iniettato nel flusso sanguigno, milioni di queste "nano margherite" si insinuano all'interno delle cellule tumorali e rilasciano un cocktail di farmaci per distruggerle dall'interno. L'approccio è più preciso rispetto ai metodi convenzionali, e potrebbe anche rivelarsi più efficace. Assicurando che i farmaci antitumorali raggiungano il loro obiettivo in condizioni controllate, dosi coordinate, le nanodaisies potrebbero ridurre gli effetti collaterali della chemioterapia tradizionale.

"Utilizzando un nanocarrier per contenere due farmaci diversi, possiamo potenzialmente ridurre la loro dose e tossicità, " ha detto il dottor Zhen Gu, assistente professore presso il Dipartimento congiunto di ingegneria biomedica presso NC State e UNC-Chapel Hill. "E nel frattempo la loro efficacia antitumorale è migliorata".

I nanocarrier sono costituiti da un polimero chiamato polietilenglicole (PEG), a cui i ricercatori attaccano il farmaco antitumorale camptotecina (CPT) come grappoli d'uva su una vite. Un secondo farmaco, doxorubicina, galleggia anche in soluzione attorno al PEG.

Entrambi i farmaci sono idrofobici, nel senso che non amano l'acqua e la evitano. PEG, anche se, è idrofilo:quando esposto all'acqua si allunga per massimizzare il contatto, mentre i giunti a forma di T che trattengono il CPT tirano nella direzione opposta e si piegano verso l'interno. I farmaci antitumorali finiscono così in un guscio protettivo di PEG. Il nanocarrier risultante ha la forma di un fiore, da qui il termine "nanodaisy".

"L'idea è nata pensando attivamente al ripiegamento delle proteine ​​in natura, " ha osservato Gu, riferendosi al modo in cui gli amminoacidi possono assemblarsi in migliaia di forme diverse. "È una sorta di design ispirato alla bio".

Una volta piegato, le nanomargherite vengono quindi iniettate nel flusso sanguigno e assorbite da cellule cancerose inconsapevoli, che sono abbastanza porosi da lasciarli entrare. I gusci esterni di PEG delle nanomargherite proteggono il loro carico utile di farmaci e impediscono loro di fuoriuscire prematuramente.

Il design della nanodaisy assicura anche che i due farmaci antitumorali vengano rilasciati a velocità complementari mentre il loro vettore si separa all'interno della cellula tumorale. Ogni farmaco inibisce diversi enzimi nella cellula, e lavorano in tandem per prevenire o ritardare lo sviluppo della resistenza ai farmaci.

Il risultato è che i farmaci lanciano un attacco contro il cancro che è più strettamente coordinato e mirato rispetto ai tradizionali cocktail di farmaci.

Finora, test in vivo sui topi hanno dimostrato che questo approccio produce un significativo accumulo di farmaci nei siti tumorali invece che negli organi sani. Gu ha notato che i test in vitro hanno anche dimostrato il potenziale delle nanomargherite per colpire efficacemente diversi tipi di cancro.

"Ha mostrato un ampio effetto letale per una varietà di linee cellulari tumorali, compresa la leucemia, tumori al seno e ai polmoni, " Egli ha detto.

Gu ha condotto altre ricerche che hanno prodotto un "bozzolo" di ispirazione biologica che induce le cellule a consumare farmaci antitumorali e una nanorete iniettabile che controlla i livelli di zucchero nel sangue nei diabetici. È supportato da docenti, personale e dottorato di ricerca studenti del Dipartimento Congiunto di Ingegneria Biomedica, una partnership tra NC State e UNC-Chapel Hill che affronta urgenti problemi biomedici.

Il prossimo passo per le nanomargherite sono i test preclinici per determinare se potrebbero essere pronte a combattere il cancro negli esseri umani.

Per Gu, questa prospettiva ha un significato personale:a suo padre è stato diagnosticato un cancro quando Gu era ancora nel grembo materno. Quando amici e parenti vennero a consolare la madre di Gu, ha detto loro che il bambino che stava portando in grembo potrebbe un giorno aiutare a curare il cancro.

"Non voglio dire che è una missione, ma è una passione che mi spinge, " Gu ha spiegato. "Prima di venire negli Stati Uniti, Ho svolto ricerche sulla conduzione di materie plastiche per dispositivi elettronici. Quando sono passato alla cura del cancro con la nanotecnologia, è stato allora che mia madre si è davvero entusiasmata per il mio lavoro".