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Il gruppo CIC biomaGUNE Molecular and Functional Biomarkers ha sviluppato un metodo rapido, economico, sintetico, a microonde per la produzione di nanoparticelle di ferrite di manganese ultra piccole che agiscono come agenti di contrasto multimodali avanzati nella risonanza magnetica (MRI) e nella tomografia a emissione di positroni (PET ); hanno anche un'attività catalitica intracellulare per cui una riduzione senza precedenti della crescita tumorale può essere indotta, per materiali di questo tipo, in un modello preclinico di cancro al seno. I risultati di questa ricerca, pubblicati dalla rivista Small , dimostrare che queste nanoparticelle hanno caratteristiche robuste per applicazioni nanobiotecnologiche.
Le nanoparticelle di ferrite di manganese ultra piccole sono costituite da ferro, manganese e ossigeno; sono particelle di ossido di ferro che misurano circa 4 nanometri e hanno manganese integrato all'interno della loro struttura cristallina. Tradizionalmente, questi tipi di particelle sono prodotte mediante processi organici che richiedono molto tempo e fasi di purificazione noiose. In questi casi, il loro rivestimento organico ne rendeva impossibile l'uso in ambienti acquosi o biologici. Tuttavia, utilizzando un metodo rapido assistito da microonde in questo lavoro, "siamo stati in grado di dimostrare che è possibile produrre queste nanoparticelle idrosolubili che sono pronte per l'uso nelle cellule e negli studi preclinici e che sono contemporaneamente molto efficienti come agenti di contrasto per la risonanza magnetica e come nanozimi che imitano la catalasi. Inoltre, questa sintesi consente l'etichettatura dei radioisotopi per scopi di contrasto di imaging PET, che amplia la sua applicazione nel bioimaging", ha affermato Susana Carregal, ricercatrice associata presso CIC biomaGUNE e CIBERES.
In questo studio, il gruppo di ricerca di Carregal ha dimostrato "sia in vitro che in studi preclinici sul cancro al seno che queste nanoparticelle riducono il perossido di idrogeno e aumentano il livello di ossigeno all'interno delle cellule tumorali. Queste due piccole molecole controllano importanti funzioni cellulari con implicazioni dirette per l'insorgenza di malattie come la fibrosi polmonare o il cancro, quindi questi nanozimi potrebbero essere utilizzati in trattamenti in cui la regolazione di questi metaboliti è fondamentale", ha spiegato Carregal.
Una libreria di nanoparticelle con varie proprietà magnetiche e catalitiche
Attraverso piccole modifiche, questo gruppo di ricerca ha prodotto una libreria di 14 particelle con diverse proprietà magnetiche e catalitiche:"Possiamo controllare la quantità di manganese che inseriamo nelle particelle senza alterare proprietà come carica o dimensione, che sono importanti per il rispetto alla loro biosicurezza e biodistribuzione all'interno del corpo. Regolando la quantità di manganese, possiamo far sì che i nanozimi adottino varie proprietà catalitiche e di imaging", ha affermato il dottor Carregal. In questo modo, è possibile selezionare il nanozima più appropriato in base all'applicazione scelta.
"Il fatto che la PET possa essere eseguita contemporaneamente insieme alla risonanza magnetica e il fatto che le particelle stesse dimostrino un'attenuazione della crescita del tumore è un progresso notevole. Questo non era mai stato visto prima. Le particelle normalmente non esercitavano da sole un impatto sulla crescita del tumore ", ha detto Carregal. Queste applicazioni promettenti stanno aprendo nuove strade per lo sviluppo di agenti teranostici più efficienti (agenti che svolgono funzioni sia terapeutiche che diagnostiche). "In linea di principio, questo è uno studio in una fase preliminare, dimostra il potenziale di questi materiali", ha aggiunto.
Il ricercatore ha insistito sul fatto che "c'è ancora molta strada da fare. Sebbene abbiamo escogitato un processo sintetico più efficiente e meno costoso, e abbiamo dimostrato il suo impatto sulla biologia cellulare, lo studio dei meccanismi di adattamento dei metaboliti e il lungo -la biosicurezza a termine dovrebbe essere ulteriormente sviluppata."
Il gruppo di ricerca ha fornito un valido strumento nel campo dei nanozimi "grazie non solo alla loro efficienza catalitica, ma anche al loro uso combinato come agente di contrasto multimodale. Tuttavia, c'è ancora molto lavoro di ricerca da fare fino al loro potenziale la portata è dimostrata in applicazioni che possono avere un impatto sulla società", ha concluso Carregal. + Esplora ulteriormente
