Piccole bottiglie di silice piene di medicinali e uno speciale materiale sensibile alla temperatura potrebbero essere utilizzate per la somministrazione di farmaci per uccidere le cellule maligne solo in alcune parti del corpo, secondo uno studio pubblicato di recente dai ricercatori del Georgia Institute of Technology.

Il team di ricerca ha escogitato un modo per creare sfere cave a base di silice di dimensioni di circa 200 nanometri, ognuna con un piccolo foro sulla superficie che potrebbe consentire alle sfere di incapsulare un'ampia gamma di carichi utili da rilasciare successivamente solo a determinate temperature.

Nello studio, che è stato pubblicato il 4 giugno sulla rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale , i ricercatori descrivono il confezionamento delle sfere con una miscela di acidi grassi, un colorante nel vicino infrarosso, e un farmaco antitumorale. Gli acidi grassi rimangono solidi alla temperatura corporea umana ma si sciolgono di qualche grado sopra. Quando un laser a infrarossi viene assorbito dal colorante, gli acidi grassi verranno rapidamente fusi per rilasciare il farmaco terapeutico.

"Questo nuovo metodo potrebbe consentire alle terapie di infusione di mirare a parti specifiche del corpo e potenzialmente negare alcuni effetti collaterali perché il medicinale viene rilasciato solo dove c'è una temperatura elevata, " disse Younan Xia, professore e Brock Family Chair presso il Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering presso la Georgia Tech and Emory University. "Il resto del farmaco rimane incapsulato dagli acidi grassi solidi all'interno delle bottiglie, che sono biocompatibili e biodegradabili."

I ricercatori hanno anche dimostrato che la dimensione del foro potrebbe essere modificata, abilitando nanocapsule che rilasciano i loro carichi utili a velocità diverse.

"Questo approccio è molto promettente per le applicazioni mediche che richiedono il rilascio di farmaci in modo controllato e presenta vantaggi rispetto ad altri metodi di rilascio controllato di farmaci, " ha detto Xia.

Un metodo precedente per ottenere il rilascio controllato del farmaco prevede il caricamento del materiale sensibile alla temperatura in lipoproteine ​​a bassa densità, che viene spesso definito "colesterolo cattivo". Un altro metodo prevede il caricamento della miscela in nanogabbie d'oro. Entrambi hanno svantaggi nel modo in cui il materiale utilizzato per incapsulare i farmaci interagisce con il corpo, secondo lo studio.

Per realizzare le bottiglie a base di silice, il team di ricerca ha iniziato fabbricando sfere di polistirene con una piccola nanoparticella d'oro incorporata nella sua superficie. Le sfere vengono quindi rivestite con un materiale a base di silice ovunque tranne dove è incorporata la nanoparticella d'oro. Una volta rimossi l'oro e il polistirolo, rimane solo una sfera cava di silice con una piccola apertura. Per regolare la dimensione dell'apertura, i ricercatori hanno semplicemente cambiato la dimensione della nanoparticella d'oro.

Il processo per caricare le bottiglie con il loro carico utile prevede l'immersione delle sfere in una soluzione contenente la miscela, rimuovere l'aria intrappolata, quindi lavare via il materiale in eccesso e il carico utile con acqua. Le nanocapsule risultanti contengono una miscela uniforme del materiale sensibile alla temperatura, il farmaco terapeutico, e il colorante.

Per testare il meccanismo di rilascio, i ricercatori hanno quindi messo le nanocapsule in acqua e hanno utilizzato un laser nel vicino infrarosso per riscaldare il colorante mentre monitoravano la concentrazione della sostanza terapeutica rilasciata. Il test ha confermato che senza l'uso del laser, il medicinale rimane incapsulato. Dopo alcuni minuti di riscaldamento, concentrazioni della rosa terapeutica nell'acqua.

"Questo sistema di rilascio controllato ci consente di affrontare gli impatti negativi associati alla maggior parte dei chemioterapici rilasciando il farmaco solo a un dosaggio superiore al livello tossico all'interno del sito malato, " disse Jichuan Qiu, un borsista post-dottorato nel gruppo Xia.