Una scoperta a sorpresa suggerisce che un'iniezione di nanoparticelle potrebbe essere in grado di aiutare a combattere il sistema immunitario quando va in tilt, ricercatori dell'Università del Michigan hanno dimostrato. Le nanoparticelle deviano le cellule immunitarie che causano l'infiammazione lontano da un sito di lesione.

L'infiammazione è un'arma a doppio taglio. Quando funziona, aiuta il corpo a guarire e combatte le infezioni. Ma a volte, il sistema immunitario reagisce in modo eccessivo. Una lesione polmonare acuta, sostenuta dall'inalazione di fumo, ad esempio, può portare a una produzione di fluidi fuori controllo che essenzialmente fa annegare una persona.

Ora, esperimenti sui topi suggeriscono che semplici nanoparticelle di plastica, consegnato da IV, potrebbe essere in grado di mantenere un tipo di cellula immunitaria, chiamata neutrofili, troppo occupata per causare infiammazione. Altre malattie in cui i neutrofili causano un'eccessiva infiammazione includono la sepsi e l'indurimento delle arterie, o aterosclerosi.

"I neutrofili sono la prima linea di difesa. Sono i più attivi e i più ottimizzati per montare una risposta infiammatoria, " disse Omolola Eniola-Adefeso, un professore di ingegneria chimica e ingegneria biomedica alla U-M, che ha condotto la ricerca. "Sono i perdenti dei globuli bianchi, e stiamo vedendo che forse dobbiamo prestare più attenzione a loro".

Non ha iniziato cercando di reindirizzare il sistema immunitario con le nanoparticelle. Piuttosto, il suo lavoro ha esplorato le dinamiche all'interno dei vasi sanguigni che aiutano o danneggiano la capacità delle nanoparticelle di fornire farmaci alla parete dei vasi sanguigni e oltre. Negli esperimenti, i suoi studenti facevano scorrere il sangue attraverso vasi sanguigni artificiali, canali incisi in un chip e rivestiti con lo stesso tipo di cellule che rivestono le pareti dei vasi sanguigni.

All'inizio, videro solo che i neutrofili stavano bandendo le loro particelle di plastica, che sono stati progettati per attaccarsi alla parete dei vasi sanguigni. Questo era un problema perché se le particelle non potevano legarsi, non potevano somministrare farmaci ai tessuti malati. Ma dopo aver visto molte volte le riprese video al microscopio, si resero conto che anche i neutrofili erano svaniti:non si legavano nemmeno alla parete dei vasi sanguigni.

"Il 'oh mio Dio' dell'orrore per la nostra particella si è trasformato in un'eccitazione per queste particelle che fanno qualcosa alle cellule che non erano state precedentemente esplorate, " Ha detto Eniola-Adefeso. "Queste interessanti interazioni tra cellule e particelle hanno impedito a entrambi di essere in grado di fare ciò che volevano".

Il suo team ha progettato un esperimento ferendo parte della parete dei vasi sanguigni nei chip microfluidici e ha confermato che i neutrofili stavano reindirizzando la loro attenzione dalla creazione di infiammazione nel sito della lesione al trasporto di particelle estranee.

Quindi, Eniola-Adefeso in collegamento con Michael Holinstat, un professore di farmacologia alla Michigan Medicine, che ha una tecnologia in grado di vedere nei vasi sanguigni dei topi vivi. Nei topi con danno polmonare acuto, hanno scoperto che l'iniezione di nanoparticelle per via endovenosa potrebbe ridurre della metà o più il numero di neutrofili che si riuniscono nel sito della lesione.

Infatti, la concentrazione di neutrofili era simile alla concentrazione trovata nel sangue di topi illesi. Anziché, i neutrofili stavano portando le particelle al fegato, dove potrebbero essere rimossi dalla circolazione. Eniola-Adefiso intende proseguire la ricerca in questa direzione, scoprire se un'iniezione di nanoparticelle è un trattamento praticabile per condizioni con eccessiva infiammazione.

Il suo gruppo continuerà anche a risolvere i problemi delle nanoparticelle come veicoli per la somministrazione mirata di farmaci. Un modo per tenere lontani i neutrofili è rivestire le particelle con i cosiddetti materiali non incrostanti, materiali resistenti alla raccolta di proteine ​​dal sangue.

Poiché le sostanze chimiche utilizzate dal team per attaccare le nanoparticelle alle pareti dei vasi sanguigni sono le stesse utilizzate dai neutrofili stessi, un rivestimento che combina materiali non incrostanti con le sostanze chimiche mirate eliminerà la maggior parte dei globuli bianchi dall'odore.

"Ad oggi, abbiamo provato molti materiali antifouling. Ma alla fine, fanno male perché la natura è molto sofisticata, " lei disse.

In alternativa, altri gruppi di ricerca hanno provato a prelevare le membrane dalle cellule che viaggiano naturalmente verso il tessuto bersaglio, ad esempio, i neutrofili che si attaccano alla parete dei vasi sanguigni e inserendo nanoparticelle al loro interno. Come l'alieno in pelle umana del film "Men in Black".

Lo studio, "Le interazioni neutrofili-particelle nella circolazione sanguigna guidano la clearance delle particelle e alterano le risposte dei neutrofili nell'infiammazione acuta, " è pubblicato online sulla rivista Nano lettere .