Realizzando quello che potrebbe essere il Blocco "M" tridimensionale non ufficiale più piccolo del mondo, " I ricercatori dell'Università del Michigan hanno dimostrato un processo di fabbricazione di nanoparticelle in grado di produrre multistrato, forme precise.
I ricercatori affermano che la loro tecnica potrebbe aprire la strada a farmaci che possono colpire cellule specifiche, somministrare più farmaci in tempi e velocità diversi, e persino consentire ai medici di dirigere i farmaci in particolari punti del corpo. Potrebbero anche offrire ai ricercatori modi migliori per testare nuove terapie.
Il nuovo metodo produce particelle che possono avere uno spessore di 10 o più strati, per incorporare diversi cicli di trattamenti farmacologici, metalli, plastica o praticamente qualsiasi altro materiale. Possono essere realizzati in dimensioni e forme controllate con precisione fino a 25 nanometri di diametro. A 115 x 160 micron e 3 micron di spessore, i finti loghi del Michigan hanno ciascuno la dimensione di un granello di sabbia. Un micron, o micrometro, è un millesimo di millimetro.
"Il blocco 'M' è stato un test, " disse Anish Tuteja, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali e sviluppatore del processo. "Questo apre ogni sorta di opportunità per combinare diversi polimeri e molecole in una varietà di forme. E poiché è semplice ed economico, possiamo esplorare nuove possibilità molto più facilmente che in passato."
I ricercatori dicono che una delle prime applicazioni potrebbe essere nella chemioterapia, dove la loro capacità di incorporare diversi strati potrebbe consentire ai produttori di farmaci di combinare diversi farmaci chemioterapici e mirare a più tipi di cellule tumorali con un singolo trattamento. Potrebbero anche ricoprire di materiali magnetici che consentono ai medici di indirizzare i farmaci verso i tumori.
Un altro tratto chiave è la forma flessibile delle particelle, taglia e trucco, che può consentire a medici e produttori di farmaci di ottimizzare i farmaci per colpire più efficacemente le cellule tumorali e fare meno danni alle cellule sane.
"Diversi tipi di cancro hanno diverse strutture cellulari, e ogni tipo può interiorizzare le nanoparticelle in modo diverso, " disse Geeta Mehta, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali, chi sta lavorando al progetto. "Possiamo facilmente adattare la forma e le combinazioni di farmaci di queste nuove particelle a ciascun tipo di cancro in modo che siano più efficaci contro le cellule cancerose e meno dannose per le cellule sane".
Anche se è probabile che ogni nuovo trattamento durerà dai cinque ai dieci anni, il team spera di avere una prima iterazione dei farmaci disponibili per i test entro uno o due anni.
La versatilità delle particelle e il processo di produzione relativamente semplice le rende utili anche in laboratorio per testare nuovi trattamenti, e per ottenere una migliore comprensione di come i farmaci interagiscono esattamente con le cellule.
"L'Università del Michigan dispone di una vasta libreria di nuovi farmaci antitumorali in fase di sviluppo, e penso che queste particelle ci aiuteranno a capire come usarle nel modo più efficace, " Ha detto Mehta. "Possiamo facilmente provare nuove combinazioni di farmaci e diverse forme di particelle, e possiamo includere coloranti e altri marcatori per vedere come si comportano all'interno di una cellula".
Le particelle possono essere utili anche per altre applicazioni di somministrazione di farmaci, compresi vaccini inalabili e farmaci con prescrizione a rilascio prolungato che potrebbero essere assunti molto meno frequentemente rispetto ai farmaci attuali.
Mentre i ricercatori hanno creato con successo nanoparticelle multistrato in passato, queste particelle sono le prime a combinare tale capacità con un controllo preciso sulla forma delle particelle, dimensione e composizione.
Il team di ricerca ha iniziato il processo di produzione con un wafer di silicio dotato di un rivestimento idrorepellente. Hanno usato la luce ultravioletta per incidere il rivestimento nella forma delle particelle finali. Finalmente, hanno immerso il wafer inciso in un liquido contenente il loro polimero disciolto in un solvente. Il liquido si è depositato solo sulle zone incise, e quando il solvente è evaporato, il polimero è rimasto, lasciando nanoparticelle di forma precisa. Per ottenere più livelli, i ricercatori hanno semplicemente immerso il wafer ancora e ancora, formando ogni volta un nuovo strato.
Tuteja ha affermato che i metodi attuali per la produzione di nanoparticelle multistrato sono più complessi del nuovo approccio. La maggior parte può produrre solo particelle sferiche, e controllare la dimensione delle particelle è difficile. Ha detto che il team sta sviluppando metodi di produzione automatizzati che potrebbero eventualmente produrre un numero maggiore di particelle con maggiore efficienza. Il processo potrebbe essere potenzialmente utilizzato per produrre particelle per una varietà di applicazioni tra cui display di computer, sensori diagnostici e persino motori microscopici.
Mehta è anche assistente professore di ingegneria biomedica e scienze e ingegneria macromolecolare. Tuteja è anche assistente professore di scienze e ingegneria macromolecolare.
Un documento sulla tecnica, intitolato "Autoassemblaggio modellato generato dalla bagnabilità (WETS) per la fabbricazione di particelle multifasiche, " è pubblicato nel numero del 25 febbraio della rivista ACS Applied Materials &Interfaces. La ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation e dall'Office of Naval Research.
