La chemioterapia viene spesso utilizzata come trattamento di follow-up dopo la rimozione chirurgica di un tumore canceroso al fine di distruggere eventuali cellule tumorali rimanenti, ma i farmaci chemioterapici per via endovenosa hanno effetti collaterali noti e non sono sempre efficaci.

In un nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato quello che è fondamentalmente uno "spray chemio" - un farmaco chemioterapico come la doxorubicina che è incapsulato in nanoparticelle e può essere spruzzato direttamente sulla superficie del tessuto vicino al sito del tumore. A causa della composizione chimica delle nanoparticelle e delle cellule cancerose, le nanoparticelle vengono assorbite in modo efficiente principalmente dalle cellule tumorali e il rilascio del farmaco è innescato dall'ambiente chimico all'interno delle cellule tumorali. Rispetto alla chemioterapia endovenosa convenzionale, lo spray topico promette di offrire un minor rischio di tossicità sistemica e migliori effetti terapeutici.

I ricercatori, guidato da Hyung Joon Cha presso la Pohang University of Science and Technology in Corea del Sud, hanno pubblicato un articolo sulla terapia del cancro spruzzabile in un recente numero di ACS Nano .

I ricercatori hanno dovuto superare diverse sfide per sviluppare lo spray chemio a base di nanoparticelle. Uno dei primi è stato quello di trovare un modo per far aderire le nanoparticelle all'esterno delle cellule tumorali, che sono circondati da fluidi corporei. Generalmente, è molto difficile progettare nanoparticelle in grado di aderire a superfici solide in ambienti acquosi.

Per affrontare questo problema, i ricercatori si sono rivolti alle cozze marine, che producono una speciale "colla di cozze" per aderire alle rocce bagnate in condizioni difficili dell'acqua di mare. Recenti ricerche hanno dimostrato che questa colla, che consiste di proteine ​​adesive di cozze (MAP), può servire come materiale bioadesivo per applicazioni biomediche. A causa della limitata disponibilità di MAP naturali, nello studio attuale i ricercatori hanno utilizzato una forma bioingegnerizzata di MAP, che hanno dimostrato consente alle nanoparticelle di aderire alle superfici del tessuto cutaneo suino in condizioni acquose per più di un mese.

Oltre ad aiutare le nanoparticelle ad aderire, i MAP contengono anche componenti che consentono alle nanoparticelle che trasportano il farmaco di entrare e distruggere le cellule tumorali, mentre bypassa le cellule sane. Uno dei motivi per un maggiore assorbimento cellulare delle nanoparticelle nelle cellule tumorali è il più alto tasso metabolico delle cellule tumorali rispetto alle cellule normali. Inoltre, le cellule cancerose hanno anche superfici caricate negativamente, e i MAP contengono residui carichi positivamente, provocando un'attrazione tra le nanoparticelle e le cellule tumorali.

Le nanoparticelle entrano tipicamente nelle cellule tumorali attraverso un processo di assorbimento cellulare come l'endocitosi, dopodiché vengono trasportati al nucleo della cellula. Quando esposto all'ambiente acido di organelli chiamati endolisosomi, le nanoparticelle ricevono il grilletto per rilasciare il loro carico, come la doxorubicina o altri farmaci antitumorali. Poiché il rilascio del farmaco è sensibile al pH, i farmaci altamente tossici rimangono incapsulati nelle nanoparticelle fino a raggiungere l'endolisosoma nelle cellule tumorali, generalmente lasciando illese altre parti del corpo.

Il trattamento spray offre anche un secondo tipo di agente antitumorale, un amminoacido chiamato DOPA che deriva dalla colla di cozze bioingegnerizzata. Oltre a svolgere un ruolo chiave nell'adesione superficiale, La DOPA esaurisce anche il ferro (Fe3 ⁺ ) nelle cellule tumorali. Poiché il ferro favorisce la proliferazione delle cellule cancerose, il suo esaurimento aiuta a indebolire ulteriormente la cellula cancerosa e alla fine porta all'apoptosi (morte cellulare).

"Le nanoparticelle appiccicose spruzzabili a base di proteine ​​adesive di cozze non solo facilitano la somministrazione di farmaci diretta al sito tramite un comodo processo di spruzzatura durante la procedura chirurgica, ma inducono anche un efficace effetto antitumorale basato sulla ritenzione del farmaco significativamente migliorata e sull'efficienza di assorbimento nella lesione cancerosa, "Cha ha detto Phys.org . "Perciò, il nostro sistema di somministrazione localizzata di farmaci basato su nanoparticelle può compensare gli svantaggi della bassa efficienza di somministrazione dei farmaci e della tossicità sistemica nel sistema di somministrazione sistemica".

Nel futuro, i ricercatori hanno in programma di studiare modi per estendere il metodo spray a diversi tipi di terapie per trattare un'ampia varietà di malattie.

"In questa ricerca, abbiamo applicato nanoparticelle adesive spruzzabili sulle superfici dei tessuti utilizzando un atomizzatore ad aria compressa, " Cha ha detto. "Abbiamo in programma di espandere le applicazioni terapeutiche a seconda dei tipi di spray come spray endoscopico o laparoscopico per vari trattamenti contro il cancro. Inoltre, svilupperemo un sistema di consegna locale per vari agenti terapeutici come gene, peptide, o agenti fototermici così come altri farmaci chimici."

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