Scegliere l'imballaggio giusto per trasportare merci preziose dal punto A al punto B può essere un compito arduo all'ufficio postale. Per un po 'di tempo, gli scienziati hanno lottato con una serie simile di domande quando confezionano la medicina per la consegna nel flusso sanguigno:quanto imballaggio lo manterrà al sicuro? È il materiale di imballaggio giusto? È troppo grande? È troppo pesante? I ricercatori della Drexel University hanno sviluppato un nuovo tipo di contenitore che sembra essere la soluzione perfetta per effettuare la consegna.

I farmaci per via endovenosa hanno fatto passi da gigante negli ultimi anni come mezzo per colpire direttamente i disturbi in cui si verificano all'interno del corpo. Ma portare il medicinale attraverso il flusso sanguigno nel posto giusto e rilasciarlo al momento giusto non è un compito facile. Il corpo è progettato per rilevare ed eliminare oggetti estranei, progettare con successo una nave per la somministrazione mirata di farmaci richiede quindi ingegneria e astuzia in parti uguali.

"I vasi di consegna sono stati tradizionalmente progettati per evitare il riconoscimento da parte del sistema immunitario imitando i materiali naturali nel corpo, come cellule o liposomi, " ha detto Christopher Li, dottorato di ricerca, un professore di scienze dei materiali presso il College of Engineering di Drexel. "Ma il problema con i portatori artificiali riportati in precedenza è che non sono sempre abbastanza resistenti da raggiungere i confini del corpo".

Li e Hao Cheng, dottorato di ricerca, un assistente professore presso il College of Engineering guida un gruppo di ricercatori che hanno sviluppato un involucro di cristalli polimerici per la somministrazione di farmaci per via endovenosa. Il loro lavoro, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura mostra come questi "cristalli, " progettato per durare abbastanza a lungo, viaggi endovenosi, può durare più a lungo degli attuali imballaggi di nanoparticelle artificiali, il che significa che i medici possono usarlo per curare direttamente le malattie nel corpo, con la giusta quantità di farmaco.

"I cristallosomi imitano strutturalmente i classici liposomi e polimeri utilizzati per la somministrazione di farmaci, ma meccanicamente sono più robusti grazie al loro guscio simile a un cristallo singolo, " disse Li.

Negli esperimenti sulla circolazione sanguigna e sulla biodistribuzione, I cristalli di polimero di Li hanno un'emivita di 24 ore e possono durare nel flusso sanguigno per più di 96 ore, cifre che superano di gran lunga gli attuali farmaci iniettabili.

"I cristalli sono strettamente sigillati in modo che i farmaci non vengano rilasciati fino a quando non raggiungono i siti target. Pertanto, i farmaci possono essere somministrati a dosi più elevate, come desiderato, alle afflizioni del corpo, senza causare gravi effetti collaterali associati al rilascio anticipato del medicinale, Li ha detto. "E una somministrazione endovenosa più diretta significa che è probabile che i trattamenti siano più efficaci".

Il gruppo di Li ha unito il suo lavoro unico sulla crescita di sfere di cristallo e nanospazzole autoassemblati per produrre questa speciale capsula che è abbastanza spessa da racchiudere in sicurezza il medicinale, e presenta anche una serie di filamenti polimerici che possono allontanare le proteine ​​​​che segnalano la rimozione di corpi estranei.

Il metodo per creare i cristallosomi, che il Soft Materials Lab di Li ha sviluppato inizialmente nel 2016, assomiglia a una combinazione di olio e acqua per creare perline liquide sospese. In questa applicazione, le perle incapsulano due tipi di filamenti polimerici che, una volta raffreddato, condensare nel solido, cristallino sferico simile a guscio d'uovo, proteggendo il carico simile al tuorlo all'interno.

Mentre un set di polimeri, chiamato acido poli L-lattide o PLLA, si uniscono per formare l'involucro ondulato della sfera, l'altra varietà, glicole polietilenico o PEG, venire sull'attenti come baffi sulla sua superficie. È noto che i polimeri PEG impediscono alle proteine ​​di attaccarsi a superfici solide, quindi la distribuzione uniforme di questi polimeri all'esterno del cristallosoma impedisce che venga segnalato dalle proteine ​​del sistema immunitario come un invasore corporeo.

"Presi insieme, queste caratteristiche conferiscono al cristallino la sua superiore capacità di permanenza nel flusso sanguigno, " disse Cheng, il cui gruppo di ricerca è specializzato nell'ingegneria di molecole per la somministrazione endovenosa di farmaci.

La scoperta fornisce una strategia per la produzione di nanomateriali a lunga circolazione, che potrebbe portare a una nuova classe di vettori di nanoparticelle polimeriche per la somministrazione di farmaci e la terapia genica, secondo i ricercatori.

"L'ingegnoso, curvo, le nanocapsule di cristalli polimerici qui riportate rimangono robuste mentre circolano nel sangue, una caratteristica potenzialmente importante per la somministrazione di farmaci e terapie geniche, " ha detto Andrew Lovenger, l'ufficiale del programma di ricerca sui materiali che ha supervisionato il finanziamento del lavoro della National Science Foundation. "NSF è orgogliosa di aver sostenuto questa importante ricerca, che integra le missioni dell'agenzia per promuovere il progresso della scienza e contribuire al progresso della salute della nazione".