Nanotubi di carbonio, o minuscoli cilindri cavi di fogli di carbonio dello spessore di un atomo, hanno un potenziale incredibile per un'ampia varietà di applicazioni grazie alla loro forza, flessibilità, e altre proprietà straordinariamente potenti. Sono particolarmente promettenti nelle applicazioni di nanotecnologia ed elettronica, ma Kris Dahl e Mohammad Islam della Carnegie Mellon University sono in missione interdisciplinare per mettere questi nanotubi di carbonio a un nuovo uso, in medicina.

Unendo i rispettivi campi di competenza, Dah, professore associato di ingegneria chimica e ingegneria biomedica, e l'Islam, un professore di ricerca associato di Scienza e ingegneria dei materiali, lavorano insieme da anni per rispondere a molte domande relative all'utilizzo di strutture basate su nanotubi di carbonio per la somministrazione di farmaci.

Attraverso gli anni, Dahl e Islam hanno compiuto progressi significativi nella ricerca biomedica sui nanotubi di carbonio, proprio nel 2016, hanno già pubblicato due articoli che descrivono in dettaglio la loro ricerca relativa alle proteine ​​ingegneristiche che avvolgono tipi specifici di farmaci affinché possano essere somministrati in modo più efficace. Le droghe, quando viene consegnato alle cellule del corpo, sedersi sulla superficie dei nanotubi di carbonio, poi sono ricoperti da proteine.

Immagina di dare una pillola a un cane. Per farlo, uno lo avvolgerebbe nel formaggio per mascherare la medicina e renderlo più attraente. In modo simile, per migliorare la somministrazione dei farmaci, Dahl e Islam hanno progettato proteine ​​che avvolgono i nanotubi di carbonio rivestiti di farmaco. Le cellule, che amano queste proteine, assumere più facilmente la droga, proprio come un cane mangerebbe più facilmente la pillola ricoperta di formaggio.

"Il bello dell'uso dei nanotubi di carbonio per somministrare farmaci è che, scientificamente, sono solo carbonio, " spiega Dahl. "Sono simili alla grafite nelle matite, diamante, o char:sono semplicemente organizzati in un modo diverso. Ma poiché sono reticolate in questo modo, le cellule non le distruggono. Un altro vantaggio di questo metodo di somministrazione di farmaci è il fatto che questi nanotubi sono quasi completamente inerti alla cellula. Puoi metterne decine di milioni all'interno della cellula prima che ci sia un impatto reale sulla cellula, e questo significa che puoi somministrare un'enorme quantità di farmaco e non distrugge davvero le cellule".

I due articoli pubblicati quest'anno, intitolato "Fornitura intracellulare avanzata di piccole molecole e farmaci tramite dispersioni ternarie non covalenti di nanotubi di carbonio a parete singola" e "Fornitura di nanotubi di carbonio a parete singola al nucleo utilizzando domini proteici nucleari ingegnerizzati, " sono un enorme passo avanti nel progresso di questo campo. Se le cellule hanno maggiori probabilità di assorbire grandi quantità di farmaco che viene somministrato, quindi l'efficacia del farmaco aumenta in modo significativo.

La prossima domanda da affrontare? Come mirare a celle specifiche.

"Ora che abbiamo capito come disperdere i nanotubi di carbonio, come controllare la tossicità, come consegnarli alle cellule, come rilevarli o identificare dove si trovano nella cellula:ora siamo in un punto in cui possiamo iniziare a prendere di mira cellule specifiche, " dice Islam. "Poiché i nanotubi di carbonio hanno una superficie così alta e entrano nella cellula a milioni, puoi avere un'efficienza molto elevata di consegna a una cella specifica."

Nel mese di giugno, Dahl e Islam presenteranno ciascuno aspetti di questo lavoro al Simposio sulle nanostrutture di carbonio in medicina e biologia della conferenza della società elettrochimica, un punto d'incontro in cui i leader del settore hanno discusso a lungo dei progressi nella tecnologia e nella scienza dei nanomateriali. Dahl e Islam sono orgogliosi che la loro collaborazione abbia permesso l'innovazione nel campo della bionanomedicina e della somministrazione di farmaci, incarnando lo spirito di ricerca interdisciplinare di Carnegie Mellon.