Gli ingegneri della Washington University di St. Louis hanno trovato un modo per impedire la crescita di un tumore canceroso utilizzando nanoparticelle dell'ingrediente principale delle comuni compresse antiacidi.

Il gruppo di ricerca, guidato da Avik Som, uno studente di dottorato/medicina, e Samuele Achillefu, dottorato di ricerca, professore di radiologia e di biochimica e biofisica molecolare presso la Scuola di Medicina e di ingegneria biomedica presso la Scuola di Ingegneria e Scienze Applicate, in collaborazione con due laboratori della School of Engineering &Applied Science, ha utilizzato due nuovi metodi per creare nanoparticelle dal carbonato di calcio che sono state iniettate per via endovenosa in un modello murino per trattare i tumori solidi. Il composto ha cambiato il pH dell'ambiente tumorale, da acido a più alcalino, e ha impedito al cancro di crescere.

Con questo lavoro, i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta di poter modulare il pH nei tumori solidi utilizzando nanoparticelle progettate intenzionalmente. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati online in Nanoscala .

"Il cancro uccide a causa delle metastasi, " disse Som, che sta lavorando a un dottorato in ingegneria biomedica oltre a una laurea in medicina. "Il pH di un tumore è stato fortemente correlato con la metastasi. Affinché una cellula cancerosa esca dalla matrice extracellulare, o le cellule intorno ad esso, uno dei metodi che utilizza è una diminuzione del pH. "I ricercatori hanno cercato di trovare nuovi approcci per aumentare il pH del tumore e farlo solo nell'ambiente tumorale. In acqua, il pH nel carbonato di calcio aumenta fino a 9. Ma quando viene iniettato nel corpo, il team ha scoperto che il carbonato di calcio aumenta solo il pH a 7,4, il normale pH nel corpo umano. Però, lavorare con il carbonato di calcio ha presentato alcune sfide.

"Il carbonato di calcio non ama essere piccolo, " Som ha detto. "I cristalli di carbonato di calcio sono normalmente 10 a 1, 000 volte più grande di una nanoparticella ideale per la terapia del cancro. Oltre a ciò, il carbonato di calcio nell'acqua cercherà costantemente di crescere, come stalattiti e stalagmiti in una grotta».

Per risolvere questo problema, Som ha lavorato con altri ricercatori della School of Engineering &Applied Science per creare due soluzioni uniche. Collaborando con i ricercatori nel laboratorio di Pratim Biswas, dottorato di ricerca, la Lucy &Stanley Lopata Professor e presidente del Dipartimento di Energia, Ingegneria ambientale e chimica, hanno sviluppato un metodo che utilizza la diffusione a base di polietilenglicole per sintetizzare carbonato di calcio da 20 e 300 nanometri.

Lavorando con Srikanth Singamaneni, dottorato di ricerca, professore assistente di scienza dei materiali, hanno sviluppato un altro metodo per creare carbonato di calcio di dimensioni di 100 nanometri basandosi su un metodo noto come diffusione assistita da etanolo. Sfruttando le competenze complementari dei diversi laboratori, i ricercatori hanno sviluppato un solvente a base di albumina per impedire la crescita delle nanoparticelle di carbonato di calcio, permettendo loro di essere iniettati nel corpo per via endovenosa.

Comunemente, nanoparticelle sono state realizzate con oro e argento. Però, né sono presenti nel corpo umano, e ci sono preoccupazioni su di loro che si accumulano nel corpo.

"Calcio e carbonato si trovano entrambi pesantemente nel corpo, e sono generalmente atossici, " Som ha detto. "Quando il carbonato di calcio si dissolve, il carbonato diventa anidride carbonica e viene rilasciato attraverso i polmoni, e il calcio è spesso incorporato nelle ossa."

Som e il team hanno iniettato quotidianamente le nanoparticelle di carbonato di calcio nel modello di fibrosarcoma del topo, che impediva al tumore di crescere. Però, quando hanno smesso di iniettare le nanoparticelle, ha ricominciato a crescere.

Andando avanti, i ricercatori intendono determinare la dose ottimale per prevenire le metastasi, migliorare il targeting per i tumori e determinare se potrebbe essere utilizzato con i farmaci chemioterapici.