Le nanoparticelle sono strumenti promettenti per la somministrazione di farmaci, offrendo la possibilità di somministrare farmaci direttamente in una parte specifica del corpo ed evitare i terribili effetti collaterali così spesso osservati con i chemioterapici.

Ma c'è un problema. Le nanoparticelle lottano per superare la prima linea di difesa del sistema immunitario:le proteine ​​nel siero del sangue che identificano i potenziali invasori. A causa di ciò, solo l'1% circa delle nanoparticelle raggiunge l'obiettivo prefissato.

"Nessuno sfugge all'ira delle proteine ​​del siero, " disse Eden Tanner, un ex borsista post-dottorato in bioingegneria presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

Ora, Tanner e un team di ricercatori guidati da Samir Mitragotri, l'Hiller Professor of Bioengineering e Hansjorg Wyss Professor of Biologically Inspired Engineering presso SEAS, hanno sviluppato un campo di forza ionico che impedisce alle proteine ​​di legarsi e marcare le nanoparticelle.

Negli esperimenti sui topi, le nanoparticelle rivestite con il liquido ionico sono sopravvissute significativamente più a lungo nel corpo rispetto alle particelle non rivestite e, sorprendentemente, Il 50 percento delle nanoparticelle è arrivato ai polmoni. È la prima volta che i liquidi ionici vengono utilizzati per proteggere le nanoparticelle nel flusso sanguigno.

"Il fatto che questo rivestimento permetta alle nanoparticelle di scivolare oltre le proteine ​​​​del siero e fare un giro sui globuli rossi è davvero sorprendente perché una volta che sei in grado di combattere efficacemente il sistema immunitario, si aprono tante opportunità, " disse Mitragotri, che è anche membro principale della facoltà del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard

La ricerca è pubblicata su Progressi scientifici .

liquidi ionici, sali essenzialmente liquidi, sono materiali altamente sintonizzabili che possono contenere una carica.

"Sapevamo che le proteine ​​del siero eliminano le nanoparticelle nel flusso sanguigno legandosi alla superficie della particella e sapevamo che alcuni liquidi ionici possono stabilizzare o destabilizzare le proteine, "disse Tanner, che ora è Assistant Professor di Chimica e Biochimica presso l'Università del Mississippi. "La domanda era, potremmo sfruttare le proprietà dei liquidi ionici per consentire alle nanoparticelle di scivolare oltre le proteine ​​​​invisibili".

"La cosa grandiosa dei liquidi ionici è che ogni piccolo cambiamento che apporti alla loro chimica si traduce in un grande cambiamento nelle loro proprietà, "ha detto Christine Hamadani, un ex studente laureato presso SEAS e primo autore del documento. "Cambiando un legame di carbonio, puoi cambiare se attrae o respinge le proteine."

Hamadani è attualmente uno studente laureato presso il laboratorio di Tanner presso l'Università del Mississippi.

I ricercatori hanno rivestito le loro nanoparticelle con il liquido ionico esenoato di colina, che ha un'avversione per le proteine ​​del siero. Una volta nel corpo, queste nanoparticelle rivestite di liquido ionico sembravano attaccarsi spontaneamente alla superficie dei globuli rossi e circolare fino a raggiungere il denso sistema capillare dei polmoni, dove le particelle si sono staccate nel tessuto polmonare.

"Questo fenomeno dell'autostop è stata una scoperta davvero inaspettata, " ha detto Mitragotri. "I precedenti metodi di autostop richiedevano un trattamento speciale per le nanoparticelle per attaccarsi ai globuli rossi e anche allora, sono rimasti in una posizione target solo per circa sei ore. Qui, abbiamo mostrato il 50 percento della dose iniettata ancora nei polmoni dopo 24 ore".

Il team di ricerca deve ancora capire l'esatto meccanismo che spiega perché queste particelle viaggiano così bene nel tessuto polmonare, ma la ricerca dimostra quanto preciso possa essere il sistema.

"Questa è una tecnologia così modulare, "disse Tanner, che ha intenzione di continuare la ricerca nel suo laboratorio presso l'Università del Mississippi. "Qualsiasi nanoparticella con un cambiamento di superficie può essere rivestita con liquidi ionici e ci sono milioni di liquidi ionici che possono essere sintonizzati per avere proprietà diverse. Potresti sintonizzare la nanoparticella e il liquido per mirare a posizioni specifiche nel corpo".

"Noi come settore abbiamo bisogno di quanti più strumenti possibile per combattere il sistema immunitario e ottenere farmaci dove devono andare, " ha detto Mitragotri. "I liquidi ionici sono l'ultimo strumento su quel fronte."