I ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato un metodo conveniente per monitorare rapidamente la degradazione delle nanoparticelle che trasportano farmaci utilizzando un microscopio a scala di chip. Questa piattaforma di caratterizzazione delle nanoparticelle si basa sull'olografia e può monitorare con precisione le variazioni dimensionali delle nanocapsule in fase di degradazione, mentre rilasciano il contenuto del loro carico di droga. Questa ricerca fornisce agli scienziati un potente strumento di misurazione che può essere utilizzato per progettare nanocapsule migliori per la somministrazione di farmaci e altre applicazioni correlate alla nanomedicina.

La nanotecnologia ha acquisito importanza pratica, anche nella somministrazione di farmaci. Si stima che il mercato globale della nanomedicina raggiungerà i 350 miliardi di dollari entro il 2025. La progettazione e la sintesi di nanoparticelle degradabili sono molto importanti nei campi della somministrazione di farmaci e della nanomedicina. Sebbene una valutazione accurata dei tassi di degradazione delle nanoparticelle migliorerebbe la caratterizzazione e l'ottimizzazione dei veicoli di somministrazione dei farmaci, gli approcci tradizionali utilizzati per monitorare il rilascio di farmaci da nanoparticelle e nanocapsule si basano sull'utilizzo di tecnologie avanzate come la microscopia elettronica, dispersione della luce dinamica, o altri metodi biochimici, tutte con svantaggi e limitazioni pratiche. La maggior parte di questi strumenti sono costosi, e non hanno la capacità di monitorare la degradazione delle nanoparticelle in tempo reale.

Il metodo di imaging olografico dell'UCLA, d'altra parte, ha una precisione vicina ai dispositivi di misurazione di fascia più alta, ma ad una frazione del loro costo e complessità. È stato costruito utilizzando parti stampate in 3D e comprende elementi ottici a basso costo, formando un microscopio ottico a scala di chip che pesa circa un chilo e può essere utilizzato utilizzando qualsiasi computer desktop o laptop. Questo strumento olografico di caratterizzazione delle nanoparticelle può essere utilizzato per misurare la dimensione delle singole nanoparticelle su un'ampia gamma di densità di particelle, da poche decine a decine di migliaia di nanoparticelle per microlitro, e può rilevare nanoparticelle fino a ~40 nm.

"Attraverso questa collaborazione tra il mio laboratorio e il laboratorio della professoressa Tatiana Segura all'UCLA, abbiamo creato un metodo computazionale potente ed economico che consente il monitoraggio ad alto rendimento della degradazione di qualsiasi tipo di nanoparticella utilizzando un volume di campione estremamente piccolo che è almeno 1000 volte più piccolo di quanto richiesto da altre tecniche ottiche, fornendo ulteriori risparmi sui costi per misurazione, " disse Aydogan Ozcan, che ha guidato il gruppo di ricerca ed è professore di ingegneria elettrica e bioingegneria dell'UCLA e direttore associato del California NanoSystems Institute (CNSI).

Il dottor Ozcan e il suo collaboratore, Dr. Segura del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare dell'UCLA, insieme a studiosi post-dottorato, Dott. Aniruddha Ray e Shuoran Li, ha utilizzato questo metodo di imaging olografico per caratterizzare un sistema di nanocapsule a base di polimeri utilizzato per fornire il fattore di crescita endoteliale vascolare, una proteina che può aiutare nel recupero dell'ictus e nella guarigione delle ferite. I fattori di crescita sono particolarmente critici per la normale funzione cellulare e la loro incorporazione all'interno dei nanomateriali terapeutici è stato uno degli obiettivi principali della ricerca recente, rendendo questo nuovo strumento olografico di caratterizzazione delle nanoparticelle molto tempestivo.