I ricercatori della North Carolina State University e della University of North Carolina a Chapel Hill hanno sviluppato una nuova tecnica di somministrazione di farmaci che utilizza un metallo liquido biodegradabile per colpire le cellule tumorali. Il metodo di somministrazione dei farmaci in metallo liquido promette di aumentare l'effetto dei farmaci antitumorali.

"Il progresso qui è che abbiamo una tecnica di consegna dei farmaci che può migliorare l'efficacia dei farmaci che vengono consegnati, può aiutare i medici a localizzare i tumori, possono essere prodotti sfusi, e sembra essere completamente biodegradabile con una tossicità molto bassa, "dice Zhen Gu, autore corrispondente di a Comunicazioni sulla natura documento sul lavoro e un assistente professore nel programma congiunto di ingegneria biomedica presso NC State e UNC-CH. "E uno dei vantaggi di questa tecnica è che questi trasportatori di farmaci in metallo liquido, o 'nano-terminatori', sono molto facili da realizzare".

Per creare i nanoterminatori, i ricercatori mettono il metallo liquido sfuso (lega di gallio indio) in una soluzione che contiene due tipi di molecole chiamate ligandi polimerici. La soluzione viene quindi colpita con ultrasuoni, che costringe il metallo liquido a esplodere in goccioline su scala nanometrica di circa 100 nanometri di diametro. I ligandi nella soluzione si attaccano alla superficie delle goccioline mentre si staccano dal metallo liquido sfuso. Nel frattempo, sulla superficie delle nanogocce si forma una "pelle" ossidata. La pelle ossidata, insieme ai leganti, impedisce alle nanogocce di fondersi di nuovo insieme.

Il farmaco antitumorale doxorubicina (Dox) viene quindi introdotto nella soluzione. Uno dei ligandi della nanogoccia aspira il Dox e lo trattiene. Queste nanogocce cariche di farmaco possono quindi essere separate dalla soluzione e introdotte nel flusso sanguigno.

Il secondo tipo di ligando sulle nanogoccioline cerca efficacemente le cellule cancerose, facendo sì che i recettori sulla superficie della cellula tumorale si attacchino alle nanogoccioline. La cellula cancerosa assorbe quindi le nanogoccioline.

Una volta assorbito, il più alto livello di acidità all'interno della cellula cancerosa dissolve la pelle ossidata delle nanogoccioline. Questo rilascia i ligandi, che andrà a rilasciare il Dox all'interno della cellula.

"Senza la pelle ossidata e i ligandi, le nanogocce si fondono insieme, formando gocce più grandi di metallo liquido, "dice Michael Dickey, un coautore di questo articolo e professore presso il Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare presso lo stato NC. "Queste goccioline più grandi sono abbastanza facili da rilevare utilizzando tecniche diagnostiche, che può potenzialmente aiutare i medici a localizzare i tumori".

Nel frattempo, il metallo liquido continua a reagire con l'ambiente acido nella cellula cancerosa e si dissolve, rilasciando ioni di gallio. interessante, questi ioni di gallio migliorano le prestazioni dei farmaci antitumorali, compresa la loro efficacia contro le linee cellulari resistenti ai farmaci.

Inoltre, questo processo degrada gradualmente il metallo, minimizzare la tossicità a lungo termine.

"Sulla base di test in vitro, crediamo che il metallo liquido si degradi completamente in pochi giorni in una forma che il corpo può assorbire o filtrare con successo, senza effetti tossici notevoli, " dice Yue Lu, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Gu.

I ricercatori hanno testato la tecnica del metallo liquido in un modello di topo, e ha scoperto che è significativamente più efficace del solo Dox nell'inibire la crescita dei tumori del cancro ovarico. È importante sottolineare che i ricercatori hanno monitorato i topi per un massimo di 90 giorni, e non ha trovato segni di tossicità relativi al metallo liquido.

"Questo è stato uno studio proof-of-concept, ma molto incoraggiante, " dice Gu. "Come il Terminator immaginario, questo vettore è trasformabile:fracassato da materiale sfuso, fuse all'interno delle cellule tumorali e infine degradate e cancellate. Speriamo di eseguire ulteriori test in un ampio studio sugli animali per avvicinarci a potenziali studi clinici".

La carta, "Nanomedicina trasformabile in metallo liquido, " sarà pubblicato il 2 dicembre in Comunicazioni sulla natura .