Credito:tratto da "A Single-Molecule View at Nanoparticle Targeting Selectivity:Correlating Ligand Functionality and Cell Receptor Density". (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08277.)
Le nanoparticelle possono essere utilizzate come potenti veicoli per somministrare vaccini e prevenire malattie gravi, come nel trattamento del COVID-19 e per somministrare farmaci chemioterapici alle cellule tumorali con l'obiettivo di sradicare le cellule tumorali e lasciare illese le cellule sane. Per i malati di cancro, questo ha il potenziale per ridurre gli effetti collaterali gravi che derivano dalla tossicità dei chemioterapici. Sfortunatamente, non esiste ancora alcun trattamento selettivo con nanoparticelle clinicamente applicato (noto anche come nanoterapeutico), con la ricerca incentrata sul miglioramento e sulla comprensione delle attuali nanoterapie. Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Laura Woythe ha esaminato più da vicino le nanoparticelle e le cellule tumorali per progettare nanoterapici selettivi utilizzando tecniche avanzate di microscopia ottica.
Per migliorare la capacità delle nanoparticelle di colpire le cellule tumorali, gli scienziati possono sfruttare il modo in cui le nanoparticelle interagiscono con specifici biomarcatori cellulari o "recettori" sulla superficie delle cellule. A tale scopo, sulla superficie delle nanoparticelle vengono poste molecole o "ligandi" che riconoscono specifici recettori cellulari.
Tuttavia, questo cosiddetto processo di funzionalizzazione è difficile da controllare, a causa delle piccole dimensioni delle nanoparticelle, che causano lo spostamento di alcune molecole, il funzionamento errato o il fissaggio errato sulla superficie delle nanoparticelle. Tutti questi riducono la capacità di una nanoparticella di interagire con le cellule tumorali nel modo previsto.
Inoltre, rimangono domande sull'efficienza di tali protocolli di attacco e se il numero di molecole che stiamo attaccando è sufficientemente efficiente da colpire le cellule tumorali. Le sfide risiedono nelle piccole dimensioni delle molecole e dei recettori cellulari e nei metodi quantitativi limitati disponibili per stimare il numero di molecole sulla superficie delle nanoparticelle. In altre parole, come possono gli scienziati contare il numero di molecole sulla superficie delle nanoparticelle per verificare che le nanoparticelle possano essere efficaci contro le cellule tumorali?
Microscopia a super risoluzione
Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Laura Woythe ha studiato la funzionalità delle molecole attaccate alle nanoparticelle per il targeting selettivo del cancro utilizzando tecniche avanzate di microscopia ottica o microscopia ottica a "super risoluzione".
La microscopia a super risoluzione comprende un gruppo di tecniche di microscopia che hanno un potere di risoluzione 10 volte superiore rispetto alla microscopia ottica convenzionale. Ciò consente la visualizzazione di strutture nanometriche, come nanoparticelle e recettori cellulari, nell'intervallo da 10 a 100 nanometri (nm). Questa gamma di dimensioni equivale a visualizzare strutture fino a 5.000 volte più piccole di un capello umano.
Utilizzando la microscopia a super risoluzione, Woythe e i suoi colleghi sono stati in grado di contare i singoli ligandi sulle nanoparticelle e i recettori sulle cellule tumorali, consentendo così la messa a punto dell'interazione di targeting. Questi numeri possono fare molto per sviluppare un'erogazione nanoterapeutica più efficiente.
La ricerca di Woythe è un passo importante verso una migliore comprensione dei nanomateriali per applicazioni biomediche, in particolare il targeting cellulare selettivo delle cellule tumorali e delle cellule malate senza intaccare i tessuti sani, riducendo così al minimo i potenziali effetti collaterali e il carico che ciò causa ai malati di cancro. + Esplora ulteriormente
