I ricercatori della Monash University hanno utilizzato tecniche avanzate presso l'ANSTO per studiare la produzione di nuovi, nanocapsule polimeriche allungate con un elevato carico utile di nanocristalli di farmaci per aumentare potenzialmente la mirabilità del farmaco, e anche diminuire la frequenza di dosaggio e gli effetti collaterali.

Questo metodo non era stato studiato in precedenza e rappresenta un metodo di indagine pionieristico nel campo delle applicazioni della scienza colloidale per la somministrazione di farmaci.

Le nanoparticelle sono state utilizzate per aumentare l'efficienza di consegna della terapia del cancro a causa della loro biocompatibilità, versatilità e facilità di funzionalizzazione.

Il team ha progettato nuove nanocapsule polimeriche allungate, che sono a differenza delle più note nanocapsule sferiche.

Le nanocapsule polimeriche allungate sono state realizzate con liposomi allungati o vescicole di tensioattivo e hanno utilizzato nanocristalli di farmaci come modello.

I risultati hanno fornito una forte evidenza che la struttura allungata potrebbe essere mantenuta, e ha anche confermato che il metodo di caricamento per formare nanocristalli di farmaci a forma di bastoncino all'interno dei liposomi era una soluzione pratica.

La combinazione dell'elevato carico utile del farmaco, sotto forma di nanocristalli incapsulati, e la caratteristica non sferica dei liposomi rappresentava un sistema di consegna più efficiente.

Le nanocapsule cave sferiche sono state ampiamente studiate, ma la formazione di nanocapsule allungate contenenti farmaci attivi come agenti terapeutici è stata in precedenza ampiamente infruttuosa.

"Ci sono difficoltà nel mantenere la forma allungata e la loro efficienza di incapsulamento è bassa, " ha spiegato il ricercatore Yunxin (Cindy) Xiao, un dottorato di ricerca candidato che lavora nel gruppo Nonlaminar con il Prof Ben Boyd presso il Monash Biomedicine Discovery Institute. e il destinatario dell'Australian Institute of Nuclear Science and Engineering Post Graduate Research Award.

"La forma allungata è migliore perché è più difficile per le cellule immunitarie interiorizzarle e perché la loro efficienza terapeutica nel sito bersaglio può essere massimizzata".

Dopo aver ottenuto risultati strutturali promettenti utilizzando un modello liposomiale studiato utilizzando la linea di luce a diffusione di raggi X ad angolo ridotto presso l'Australian Synchrotron di ANSTO e gli strumenti di diffusione di neutroni a piccolo e ultrapiccolo angolo Bilby e Kookaburra in ricerche precedenti, il modello è stato utilizzato per formare nanocapsule polimeriche allungate.

I ricercatori hanno usato vescicole fatte di tensioattivi come modelli, che ha permesso la polimerizzazione di un guscio meno permeabile al loro interno.

Nel loro esperimento, nanocristalli del farmaco antibiotico ciprofloxacina sono stati quindi incapsulati nelle nanocapsule allungate (circa 200 nm per 30-50 nm). È importante sottolineare che quando i nanocristalli del farmaco in esame sono stati estratti dai nanocristalli allungati in un processo di dissoluzione, le capsule di nanocristalli hanno mantenuto la loro forma.

Ciò apre la possibilità del loro utilizzo nella fornitura di una gamma di farmaci attivi, come i farmaci antitumorali.

I ricercatori volevano studiare in dettaglio come funzionava il sistema e avevano bisogno di vedere le differenze tra i tre strati del sistema allungato:nanocristalli di farmaci, il modello liposomiale allungato, e il polimero reticolato.

Però, perché il modello liposomiale e le nanocapsule sono attaccati, è molto difficile distinguere questi strati. Qui la deuterazione e la diffusione dei neutroni possono offrire un'ottima soluzione.

In esperimenti presso l'Australian Centre for Neutron scattering, un tipo di fosfolipide deuterato, fornito dal National Deuteration Facility, è stato utilizzato nella formazione dei nanocristalli, il che significa che lo strumento di diffusione di neutroni a piccolo angolo Bilby potrebbe studiare le due diverse parti del sistema.

La differenza nella diffusione dei neutroni dagli atomi di idrogeno e deuterio può essere utilizzata in esperimenti di variazione di contrasto, che consente diverse parti di un sistema complesso, come le nanocapsule allungate. da studiare.

Il contrasto nella diffusione di neutroni a piccolo angolo può mascherare o evidenziare i diversi componenti se sono deuterati.

L'uso di strumenti diversi apre all'indagine diverse scale di lunghezza, dai micrometri ai nanometri.

I ricercatori hanno utilizzato lo strumento Bilby per analizzare la formazione dei polimeri sulla superficie del modello liposomiale allungato. Hanno anche determinato lo spessore dello strato polimerico allungato e hanno scoperto quali parti del sistema venivano allungate.

"L'approccio consente di visualizzare diverse parti dei campioni in modo indipendente, " disse Xiao.

Poiché il guscio polimerico rigido è in grado di adattare la forma della dima, le sue caratteristiche possono essere mantenute.

Il vantaggio di sintetizzare uno strato di polimero sulla superficie delle nanocapsule invece di rilasciare direttamente i liposomi conferisce al polimero reticolato la capacità di rilasciare un farmaco in modo lento e sicuro.

Il guscio polimerico rallenta ulteriormente la diffusione dei farmaci dai nanovettori, riduzione degli effetti collaterali e riduzione della frequenza della dose.

L'uso di diversi strumenti consente ai ricercatori di indagare a diverse scale di lunghezza.

Il lavoro di questo gruppo è stato precedentemente pubblicato sulla rivista Colloidi e Superfici B:Biointerfacce .

Questa ricerca è stata finalista ai Neutron and Deuteration Impact Awards di ANSTO. È stato inviato per la pubblicazione.