Un nuovo modo per fornire proteine ​​terapeutiche all'interno del corpo utilizza un vettore acusticamente sensibile per incapsulare le proteine ​​e gli ultrasuoni per visualizzare e guidare il pacchetto nella posizione esatta richiesta, secondo i ricercatori della Penn State. L'ecografia poi rompe la capsula, permettendo alla proteina di entrare nella cellula.

"Quando esponi la particella agli ultrasuoni, si apre un foro nella membrana cellulare che dura un paio di microsecondi, " ha detto Scott Medina, professore assistente di ingegneria biomedica, Penn State. "Possiamo usare questa apertura temporanea per fornire anticorpi, che sono molecole terapeutiche attraenti nella medicina di precisione che altrimenti non possono entrare nelle cellule".

Questi anticorpi stanno emergendo come terapie per i tumori, malattie infettive e artrite reumatoide, Egli ha detto.

Ma ottenere la proteina all'interno del vettore di nanoparticelle non è stato facile, ecco perché altri ricercatori hanno dovuto ricorrere a metodi complicati e spesso poco performanti, come attaccare il carico all'esterno delle nanoparticelle, con conseguente rilascio inefficiente di proteine ​​e consegna fuori bersaglio.

La sfida con il nuovo metodo era che la proteina non voleva interagire con l'interno della particella, che è fatto di un liquido fluoro, simile al teflon liquido. Dottorando di Medina, Janna Sloand, ha inventato un lavoro creativo in giro:una maschera fluorescente. Queste maschere chimiche hanno un controbilanciamento di polarità e contenuto di fluoro che consente alla proteina di interagire con il mezzo liquido fluoroso mantenendo lo stato ripiegato e la bioattività della proteina.

"Abbiamo avuto molte sfide nello sviluppo di questo nuovo metodo, " disse Sloand, primo autore dell'articolo pubblicato di recente in ACS Nano . "La cosa più difficile è stata capire che tipo di sostanze chimiche potrebbero mascherare la proteina. Quello è stato sicuramente il mio momento eureka quando ho visto che funzionava".

Nel lavoro futuro, il team esplorerà l'uso del loro materiale programmabile a ultrasuoni come piattaforma per la consegna guidata dall'immagine di proteine ​​terapeutiche e strumenti di editing genetico.

Nelle relative applicazioni terapeutiche, stanno sfruttando questa tecnologia per fornire anticorpi che possono alterare le vie di segnalazione anormali nelle cellule tumorali per "spegnere" efficacemente i loro tratti maligni. In altri lavori stanno fornendo strumenti di editing genetico, come i costrutti CRISPR, per consentire l'ingegneria del genoma controllata da ultrasuoni delle cellule in complessi microambienti tissutali 3-D.

È importante sottolineare che queste applicazioni di consegna possono essere eseguite utilizzando tecniche ad ultrasuoni già utilizzate negli ospedali, che sperano consentirà la rapida traduzione di questa tecnologia per l'assistenza sanitaria di precisione.