Nuovi risultati di una ricerca dell'Università del Texas a Dallas svelano come i reni filtrano le particelle ingegnerizzate ultra-piccole, che possono portare a nuovi modi di sviluppare una terapia mirata per l'individuazione e il trattamento delle malattie renali e dei tumori.

Il gruppo, guidato dal dottor Jie Zheng, professore associato di chimica presso la Scuola di Scienze Naturali e Matematiche, sintetizzato una serie di nanocluster d'oro con un numero specifico di atomi, creando diverse dimensioni di particelle d'oro. Hanno studiato come il rene elimina ciascuna delle particelle, che sono inferiori a 1 nanometro, dal corpo.

"Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che le nanoparticelle d'oro più piccole sono state filtrate da quattro a nove volte più lentamente di poche particelle più grandi dell'atomo nella fase iniziale di eliminazione, Zheng ha detto. "Questi risultati aiutano a migliorare ulteriormente la nostra comprensione della filtrazione renale nel regime sub-nanometrico e mostrano come esattamente il rene può rispondere alle nanoparticelle ultra-piccole. Speriamo che questa nuova conoscenza possa potenzialmente aiutare nella creazione di terapie che possano colpire le malattie renali".

Il team ha identificato un filtro di taglio delle dimensioni che intrappolava piccole nanoparticelle ma permetteva alle particelle più grandi di viaggiare rapidamente. I risultati appaiono sulla rivista Nanotecnologia della natura .

"L'imaging a raggi X di tutto il corpo delle diverse particelle d'oro ha mostrato chiaramente le loro diverse velocità di trasporto dal rene alla vescica, " ha detto Zheng.

La più piccola particella d'oro veniva eliminata attraverso i reni nella vescica molto più lentamente di quelle più grandi, il che sembra controintuitivo per la nostra comprensione di come funzionano i reni.

"Nei nostri libri di testo di fisiologia, quello che spesso sappiamo è che le particelle più piccole vengono eliminate più velocemente di quelle grandi, che è vero per particelle più grandi di 1 nanometro, " Zheng ha detto. "Tuttavia, una volta che le nanoparticelle sono più piccole di così, questa legge sulla scala delle dimensioni cambia."

I ricercatori si sono concentrati sul glomerulo, una rete di capillari che formano un'unità di base del sistema di filtrazione dei reni. La barriera di filtrazione glomerulare è una struttura multistrato attraverso la quale viene filtrato il plasma sanguigno. Confrontando la distribuzione delle nanoparticelle nel glomerulo, i ricercatori hanno scoperto che uno strato in particolare, il glicocalice endoteliale glomerulare, intrappola più facilmente i nanocluster d'oro più piccoli.

Il glicocalice non è solo un componente importante del glomerulo, ma riveste anche ampiamente i vasi sanguigni dove i ricercatori hanno scoperto tendenze simili nelle velocità di filtrazione.

Questa osservazione fornisce nuovi spunti per la diagnosi di malattie come l'insufficienza renale cronica e l'aterosclerosi, che è causato da depositi di grasso all'interno delle pareti dei vasi sanguigni.

Le nanoparticelle hanno molte potenziali applicazioni biomediche, come l'assistenza nella diagnosi e nel trattamento del cancro. Il gruppo di Zheng ha scoperto che la riduzione della dimensione delle particelle nell'intervallo dei sub-nanometri potrebbe essere una strategia preziosa per migliorare le capacità di targeting tumorale della nanomedicina.

"La comprensione globale di come il corpo interagisce con le nanoparticelle ingegnerizzate, soprattutto in regime sub-nanometrico, potrebbe potenzialmente portare future scoperte alla nanomedicina nel campo dell'efficacia del trattamento del cancro, " ha detto Bujie Du, Studente di dottorato UT Dallas e autore principale dell'articolo. "Aiuta anche a spianare la strada alle future applicazioni mediche della nanomedicina ultra-piccola".

Du ha trascorso quattro anni a lavorare al progetto con i suoi colleghi ricercatori di UT Dallas.

"Abbiamo sicuramente imparato molto su come funziona il rene durante questo lungo viaggio, e sono molto felice di vedere che il duro lavoro è stato ripagato, " lei disse.

Altri autori del gruppo di ricerca di Zheng erano gli studenti laureati dell'UT Dallas Xingya Jiang e Qinhan Zhou e il professore assistente di ricerca Dr. Mengxiao Yu.

"L'importante scoperta è stata resa possibile grazie alla collaborazione con il professor Rongchao Jin e la sua studentessa Anindita Das della Carnegie Mellon University, " Zheng ha detto. "Abbiamo una grande squadra".