Le nanoparticelle sono particelle più piccole di 100 nanometri. Sono tipicamente ottenuti da metalli e, a causa delle loro piccole dimensioni, hanno proprietà uniche che li rendono utili per applicazioni biomediche. Però, senza trattamento per rendere le loro superfici biologicamente inerti, la loro efficacia è fortemente limitata. I ricercatori guidati da Kazuhiko Ishihara dell'Università di Tokyo hanno aperto la strada all'uso dei polimeri MPC per modificare le superfici delle nanoparticelle. In un recente articolo pubblicato sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati , hanno esaminato i modi attuali in cui le nanoparticelle polimeriche possono essere utilizzate per trasportare nelle cellule un tipo di piccole nanoparticelle chiamate punti quantici.

I polimeri MPC sono grandi molecole costituite da catene di 2-metacriloilossietilfosforilcolina (MPC). Le nanoparticelle bioattive le cui superfici sono state modificate con esse possono essere utilizzate come composti antitumorali, portatori di geni, agenti di contrasto che migliorano le immagini MRI, e rilevatori di proteine. I polimeri MPC imitano le membrane cellulari e consentono il rilascio di molecole bioattive che normalmente non sono molto solubili in acqua o che potrebbero produrre effetti collaterali biologici indesiderati. Quando gli scienziati attaccano i polimeri MPC alla superficie delle nanoparticelle inorganiche, possono produrre sostanze facilmente trasportabili nel sangue o in altri tessuti.

Il gruppo di Ishihara ha recentemente utilizzato questo processo con punti quantici per produrre nanoparticelle che possono superare i tradizionali coloranti organici fluorescenti nell'imaging biomedico. Utilizzando una semplice tecnica di evaporazione del solvente, sono stati in grado di fabbricare nanoparticelle polimeriche che contenevano un nucleo di punti quantici intrappolati nel polimero di nanoparticelle PLA (acido poli L-lattico), che è stato poi circondato da uno strato di un derivato polimerico MPC chiamato PMBN. Questa combinazione ha prodotto particelle che hanno mantenuto gli stessi livelli di fluorescenza in una soluzione dopo essere state conservate per più di sei mesi a 4 gradi Celsius, e che funzionava in ambienti di acidità variabile. Mentre i tradizionali coloranti organici perdono la loro fluorescenza con illuminazione ripetuta, le nanoparticelle di punti quantici polimerici no.

Per essere utile, le nanoparticelle devono essere trasportate nelle cellule. Per realizzare questo, il team ha testato le prestazioni di diverse molecole fissandole sulla superficie delle particelle PMBN/PLA/quantum dot. L'analisi ha mostrato che quando il peptide che penetra nelle cellule chiamato R8 - un ottapeptide composto da otto amminoacidi di arginina - è stato attaccato alle nanoparticelle, sono stati assorbiti dalle cellule entro cinque ore e non hanno avuto alcun effetto tossico o infiammatorio sulle cellule anche dopo tre giorni.

Ulteriori test hanno mostrato che le cellule con le particelle di punti quantici polimerici proliferavano normalmente, e che le nanoparticelle si distribuissero uniformemente in ciascuna cellula figlia al momento della divisione. A differenza dei coloranti fluorescenti organici, questo non ha indebolito il segnale di fluorescenza anche dopo 30 ore di proliferazione. "Questo è stato il primo rapporto che mostra la ritenzione a lungo termine delle nanoparticelle nelle cellule. La preparazione di nanoparticelle bioattive con polimeri MPC può essere utilizzata per fabbricare nanodispositivi nelle cellule la cui interazione con le cellule può essere completamente controllata, " nota Ishihara.