I ricercatori dell'Oregon State University e dell'Oregon Health &Science University hanno creato nuovi nanomateriali in grado di attraversare le membrane cellulari, stabilendo una nuova piattaforma per la somministrazione intracellulare di farmaci molecolari e altri carichi.
I ricercatori hanno esplorato come regolare le dimensioni, forma e morfologia di materiali noti come nanomateriali peptidici autoassemblanti che penetrano nelle cellule, o CSPN.
Hanno usato la legatura sequenziale di blocchi costitutivi peptidici per creare CSPN che hanno formato forme distinte simili a una punta da trapano, e questi "nanodrills" hanno mostrato una forte capacità di incapsulare le molecole ospiti per la terapia o l'imaging.
I risultati sono stati pubblicati nel Giornale del Rilascio Controllato , e una domanda di brevetto provvisoria è stata depositata presso l'U.S. Patent and Trademark Office.
"I CSPN rappresentano una nuova piattaforma modulare per la somministrazione di farmaci che può essere programmata in strutture squisite attraverso la messa a punto specifica della sequenza degli amminoacidi, " ha detto l'autore corrispondente Gaurav Sahay, assistente professore di scienze farmaceutiche presso l'OSU/OHSU College of Pharmacy. "La messa a punto degli amminoacidi ha conferito proprietà versatili come flessibilità, autoassemblaggio, maggiore carico di farmaci, biodegradabilità e biocompatibilità per un'efficace somministrazione intracellulare di CSPN".
Il team e i collaboratori del laboratorio Sahay, tra cui ricercatori della OHSU School of Medicine e della University of California San Diego, generato cinque diversi CSPN, coniugando i peptidi Tat a un linker (RADA)2 e aggiungendo un numero diverso di residui di fenilalanina.
"Abbiamo scelto (RADA)2 perché contiene amminoacidi alternati che respingono l'acqua e si mescolano con l'acqua; questo ha conferito la proprietà di autoassemblaggio, " ha detto il primo autore Ashwani Narayana, borsista post-dottorato presso il College of Pharmacy. "Abbiamo dimostrato la transizione della struttura secondaria in questi CSPN, che a sua volta ha svolto un ruolo vitale nell'autoassemblaggio e nel potenziale di consegna del farmaco. L'efficacia in vivo di questi nanodrill estenderà le frontiere oltre la consegna intracellulare".
CSPN con due, tre o quattro residui di fenilalanina autoassemblati in nanotrappole che mostrano una torsione grossolana, morfologia non attorcigliata o attorcigliata, rispettivamente.
"Questi nanodrill avevano un'elevata capacità di incapsulare molecole ospiti idrofobiche, Narayana ha detto. "Le nanotrappole a torsione grossa, in particolare, hanno dimostrato una maggiore interiorizzazione e sono state in grado di localizzare la rapamicina nel fegato in un modello murino".
La rapamicina è un metabolita antifungino del batterio Streptomyces hygroscopicus e tra le sue numerose proprietà c'è la capacità di indurre l'autofagia – il batterio regolato, degradazione ordinata e riciclaggio dei componenti cellulari.
"I difetti nell'autofagia portano all'accumulo di materiali tossici in varie condizioni di malattia che vanno dalle malattie infettive ai disturbi neurodegenerativi, " Ha detto Sahay. "Questi CSPN modulari potrebbero essere una nuova piattaforma per la consegna di molecole attraverso le barriere biologiche ritenute impenetrabili. E piccoli cambiamenti possono indirizzare l'autoassemblaggio in una miriade di nanostrutture definite, rendendoli ospiti ideali per una gamma di molecole diverse."
