Un team di scienziati dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), in collaborazione con ricercatori della Monash University Australia, è riuscito ad aumentare significativamente la stabilità e la biocompatibilità di speciali nanoparticelle che trasmettono la luce. Il team ha sviluppato le cosiddette nanoparticelle "upconverting" che non solo convertono la luce infrarossa in luce visibile ai raggi UV, ma sono anche idrosolubili, rimangono stabili nei fluidi corporei complessi come il siero sanguigno, e può essere utilizzato per conservare i farmaci. Hanno creato uno strumento che potrebbe potenzialmente rendere la lotta contro il cancro significativamente più efficace. I ricercatori hanno recentemente pubblicato i loro risultati sulla rivista Angewandte Chemie .

Le nanoparticelle sono strutture minuscole, in genere di dimensioni inferiori a 100 nanometri, che è circa da 500 a 1000 volte più piccolo dello spessore di un capello umano. Tali materiali stanno ricevendo una crescente attenzione per le applicazioni biomediche. Se dotato di adeguate proprietà, possono raggiungere quasi tutti i tessuti del corpo umano attraverso il flusso sanguigno, trasformandosi in sonde corporee perfette.

È noto da alcuni anni che la distribuzione delle nanoparticelle nel corpo è essenzialmente determinata dalle loro dimensioni e dalle proprietà superficiali. Il dottor Tanmaya Joshi dell'Istituto per la ricerca sul cancro radiofarmaceutico dell'HZDR afferma:"I nanomateriali di conversione sono di grande interesse per l'imaging biomedico". "Quando vengono stimolati con la luce infrarossa possono emettere un blu brillante, verde, o segnali rossi. Se riusciamo a indirizzare tali nano-sonde verso i tessuti malati, può essere particolarmente utile per la diagnosi del cancro, "il fotochimico della squadra, Dott. Massimo Sgarzi, aggiunto.

Però, questi convertitori di luce mostrano una scarsa solubilità in acqua o fluidi tissutali, una caratteristica indispensabile prima di poter immaginare qualsiasi uso diagnostico o terapeutico. Per il team dell'HZDR questo non è stato un ostacolo, ma piuttosto una sfida:"Abbiamo usato una miscela polimerica unica per coprire le particelle, "dice il dottor Joshi, che si è unito a HZDR nel 2017 dalla Monash University, come amico di Humboldt. L'aggiunta di questa copertura protettiva rende biocompatibili le nanoparticelle che trasmettono la luce. Il biologo Dr. Kristof Zarschler aggiunge:"Gli upconverter sono ora solubili in acqua e hanno persino una carica superficiale neutra. La nostra ricerca mostra che questa nuova copertura può impedire quasi completamente alle sostanze del corpo (presenti nel siero del sangue) di legarsi al particelle In altre parole, le nanoparticelle ora sembrano indossare un mantello dell'invisibilità. Questo, noi crediamo, aiuterà ad evitare il loro riconoscimento ed eliminazione da parte dei fagociti del sistema immunitario".

Al fine di mantenere stabili per settimane le nuove nano-sonde in un ambiente biologico complesso, gli scienziati collegano fotochimicamente tra loro i componenti del guscio protettivo:"Abbiamo semplicemente irradiato le nostre nanoparticelle con luce UV. Questo crea ulteriori legami tra i componenti molecolari che costituiscono il rivestimento protettivo, in modo molto simile cucendo insieme le singole parti del mantello dell'invisibilità con l'aiuto della luce, "spiega il dottorando, Anna Nsubuga. Aggiunge inoltre, "Questo guscio è spesso solo pochi nanometri, e può anche essere usato per nascondere altre sostanze, Per esempio, farmaci contro il cancro, che potrebbe essere successivamente rilasciato nel tumore e distruggerlo."

A seguito di questa svolta, il team ora intende convalidare i loro attuali risultati negli organismi viventi:"Per questo, dobbiamo prima condurre esperimenti sugli animali rigorosamente regolamentati ed eticamente accettabili. Solo quando la nostra tecnologia stealth-cap funziona su questi senza effetti collaterali, il loro potenziale medico sarà esplorato in dettaglio e la loro applicazione sui pazienti può essere considerata, " spiega con cautela il capogruppo Dr. Holger Stephan.