Un sistema di somministrazione di farmaci basato su nanoparticelle in grado di rilevare e rispondere a diverse condizioni nel corpo, così come ad un campo magnetico applicato esternamente, potrebbe migliorare la capacità dei medici di indirizzare i farmaci a specifici siti di malattia.

I ricercatori di A*STAR hanno creato le nanocapsule multifunzionali avvolgendo nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro all'interno di un rivestimento polimerico biocompatibile che potrebbe essere regolato per rispondere all'acidità o alla temperatura. Il team ha già dimostrato che le nanoparticelle possono fornire selettivamente il farmaco antitumorale tossico doxorubicina alle cellule tumorali.

Alcuni precedenti sistemi di somministrazione di farmaci a nanoparticelle hanno incorporato la reattività al campo magnetico, e altri hanno mostrato una reattività al pH o alla temperatura. Le nanoparticelle sviluppate da Chaobin He, Zibiao Li e i loro colleghi dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering sono insoliti in quanto combinano più comportamenti di risposta agli stimoli in una singola nanoparticella.

Il team ha realizzato le proprie nanoparticelle rivestendo particelle di ossido di ferro con silice, quindi attaccare il polimero di poli(lattide) (PLA) biocompatibile tramite un processo noto come stereocomplessazione. I fili di polimero PLA si autoassemblano attorno al nucleo di ferro, formando un guscio flessibile che può essere caricato con molecole di farmaci.

Il nucleo di ossido di ferro consente ai medici di indirizzare fisicamente il farmaco incapsulato a siti specifici del corpo utilizzando un campo magnetico esterno, spiega Zibiao Li, un membro della squadra. "Questa caratteristica dei nanovettori sensibili agli stimoli è particolarmente importante nella terapia del cancro per prevenire i gravi effetti collaterali della chemioterapia, " dice. Con la somministrazione selettiva di farmaci chemioterapici a un tumore, l'effetto dannoso del farmaco sulle cellule sane può essere ridotto al minimo.

I ricercatori hanno ulteriormente migliorato la somministrazione selettiva delle loro nanocapsule rivestendole con copolimeri PLA di nuova concezione che possono rispondere ai cambiamenti di pH o temperatura. Un polimero chiamato PLA-PDMAEMA, Per esempio, si gonfia in condizioni acide, allentando la presa sul suo carico di droga mentre si espande. Poiché le cellule tumorali sono in genere ambienti più acidi delle cellule sane, queste nanoparticelle dovrebbero rilasciare selettivamente i loro farmaci all'interno delle cellule tumorali.

Quando i ricercatori hanno caricato le loro nanoparticelle rivestite di PLA-PDMAEMA con il farmaco antitumorale doxorubicina, hanno dimostrato che il farmaco è stato rilasciato significativamente più velocemente in condizioni acide. I test iniziali con le cellule del cancro al seno hanno confermato che le capsule sono state assorbite dalle cellule e in grado di rilasciare il loro carico per uccidere le cellule.

Il prossimo passo sarà quello di ottimizzare la dimensione della dimensione delle nanocapsule, prima di testarli su modelli animali. "Sono in corso anche ulteriori esplorazioni sull'utilizzo di queste nanoparticelle per la somministrazione combinata di farmaci e il bioimaging, " dice Li.