Ricercatori dell'Università statale di Mosca Lomonosov, in collaborazione con colleghi tedeschi, hanno applicato nanoparticelle di silicio per diagnosticare e curare il cancro. Per la prima volta, gli scienziati hanno dimostrato la capacità delle particelle di penetrare nelle cellule malate e di dissolversi completamente dopo aver somministrato farmaci terapeutici. I dettagli della ricerca sono presentati in un articolo pubblicato sull'ultimo numero di Nanomedicina:nanotecnologia, Biologia e Medicina .

La direzione scientifica del team si chiama "theranostics, " un portmanteau di "terapia" e "diagnostica, " denota il processo di rilevamento e trattamento simultaneo della malattia. Una delle sue applicazioni è l'individuazione di una serie di malattie oncologiche con l'aiuto di nanoparticelle che trasportano medicinali per la consegna mirata in una cellula tumorale. Molte nanoparticelle attualmente non soddisfano i requisiti di biocompatibilità. Secondo uno dei ricercatori, Liubov Osminkina, alcune delle nanoparticelle possono agire rapidamente, consegnare il farmaco in modo accurato e curare una serie di malattie, ma causa il fegato, rene, dolore polmonare, o anche mal di testa mesi dopo.

"La ragione è che l'oro, d'argento, ossido di titanio, il seleniuro di cadmio e altre nanoparticelle non sono completamente escrete, " Liubov Osminkina spiega. "Quando le nanoparticelle raggiungono il flusso sanguigno, possono rimanere bloccati negli organi interni e dopo un po', iniziano a danneggiare l'organismo a causa di effetti tossici prolungati."

Alla ricerca non solo biocompatibile, ma anche trasporto biodegradabile per la somministrazione mirata di farmaci, gli scienziati hanno studiato il silicio poroso. Credevano che queste nanoparticelle non avrebbero fatto del male mentre aiutavano il paziente, poiché il risultato della loro dissoluzione è l'acido silicico, vitale per ossa e tessuti connettivi.

Utilizzando la spettroscopia Raman, gli scienziati scansionano il contenuto di una cellula vivente e confrontano gli spettri ottenuti da ciò che si trova all'interno di una cellula. "È stato allora che mi è venuta l'idea di condurre uno studio sulla biodegradazione delle nanoparticelle utilizzando la microspettroscopia Raman, " dice lo scienziato. "Questa tecnica permette non solo di localizzare le nanoparticelle nella cellula, ma anche per assistere al processo della loro disintegrazione. Quest'ultimo è stato possibile perché lo spettro Raman delle nanoparticelle di silicio dipende dalle loro dimensioni:più piccole sono, più ampio diventa lo spettro, passando a frequenze più basse."

L'essenza del nuovo studio di Osminkina è stata l'incubazione delle cellule del cancro al seno con nanoparticelle di silicio da 100 nm e quindi l'utilizzo di un microspettrometro Raman per osservare ciò che accade nelle cellule durante diversi periodi di tempo da cinque ore a 13 giorni. Hanno visto come durante le prime cinque-nove ore, le nanoparticelle si localizzano sulle membrane cellulari e penetrano nella cellula il giorno successivo per poi iniziare a biodegradarsi, come evidenziato da una diminuzione dell'ampiezza del segnale, allargamento spettrale e comparsa del picco della fase di silicio amorfo. È stato dimostrato che il 13° giorno, le nanoparticelle si dissolvono completamente e il segnale scompare.

"Così, per la prima volta, abbiamo dimostrato che le nanoparticelle di silicio poroso potrebbero essere agenti teranostici completamente innocui per molti tipi di cancro. Penetrano facilmente nella cellula malata, e quando è pieno di una droga, emetterlo mentre si dissolve. Ritengo che i risultati del nostro lavoro siano di grande importanza a lungo termine come base per la creazione di farmaci a base di nanoparticelle di silicio biocompatibili e biodegradabili, "Dice Lubov Osminkina.