Prendi una pillola o fai un'iniezione? Potendo scegliere, la maggior parte delle persone probabilmente opterebbe per la prima soluzione.
Le nanoparticelle di silice ibride ultrapiccole fluorescenti core-shell, note come Cornell Prime Dots o C'Dots, sono tra i nanovettori per terapie che si pensava fossero praticabili solo tramite iniezione, ma una nuova ricerca della Cornell ha mostrato il potenziale per la loro somministrazione orale. /P>
"Poiché le particelle sono così piccole, abbiamo sempre pensato che fosse possibile che potessero essere assorbite nel tratto gastrointestinale", ha affermato Ulrich Wiesner, professore di Spencer T. Olin presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, presso la Cornell Engineering, il cui laboratorio ha sviluppato C'Dots quasi vent'anni fa.
"I pazienti probabilmente preferirebbero prendere le pillole per via orale piuttosto che dover andare in ospedale per fare un'iniezione", ha detto Wiesner. "La maggior parte delle attuali terapie contro il cancro vengono somministrate tramite iniezioni. Quindi la motivazione era chiaramente lì."
Wiesner è autore senior di "Overcoming Barriers Associated with Oral Delivery of Differently Sized Fluorescent Core-Shell Silica Nanoparticles", pubblicato il 23 novembre in Advanced Materials .
Gli autori co-protagonisti sono Jacob A. Erstling, Ph.D. '22 e Thomas C. Gardinier, Ph.D. '19, entrambi hanno lavorato nel gruppo Wiesner e ora presso Elucida Oncology, Inc., una società di biotecnologia con sede nel New Jersey co-fondata da Wiesner, così come Nirmalya Bag, ex postdoc presso il Dipartimento di Chimica e Biologia Chimica al College of Arts and Sciences e ora alla facoltà dell'IIT Kharagpur in India.
Oltre al potenziale per la somministrazione orale di C'Dots per il cancro e altre terapie, la ricerca ha anche stimolato un nuovo interesse per la silice ultrapiccola stessa come beneficio per la salute. La silice è l'ossido più abbondante nella crosta del pianeta e si trova nei fagiolini, nelle banane e nelle verdure a foglia verde, tra gli altri alimenti "sani".
"La silice ultrapiccola potrebbe effettivamente essere un materiale naturale che attraverso l'assorbimento intestinale è circolato negli animali nel corso di milioni di anni nel corso dell'evoluzione", ha affermato Wiesner, "e quindi può fornire benefici al corpo allo stesso modo di piccole quantità di ferro, rame, calcio, magnesio e altri minerali sono noti per essere importanti per il nostro benessere."
Il potenziale dei C'Dots nella medicina terapeutica ha portato a diverse importanti scoperte, inclusa la loro capacità, senza un carico utile di farmaci citotossici, di indurre un programma di morte cellulare in cellule tumorali private di nutrienti noto come ferroptosi. L'ultima svolta di C'Dot è avvenuta all'inizio di quest'anno, quando la combinazione di frammenti di anticorpi e di un farmaco con i punti ha debellato definitivamente il cancro gastrico nei topi trattati.
La somministrazione orale di C'Dots è stata una sfida a causa di diverse barriere importanti:muco intestinale; epitelio intestinale; e acido dello stomaco. Il muco protegge il corpo dalle malattie rallentando la diffusione di corpi estranei verso l’epitelio intestinale, comprese le nanoparticelle. Il rivestimento epiteliale, costituito principalmente da enterociti che formano giunzioni strette, rappresenta uno dei principali ostacoli che impediscono il passaggio di oggetti più grandi.
Il gruppo di Wiesner ha eseguito numerosi test su nanoparticelle semplici (senza farmaci attaccati) di varie dimensioni, da 5 a 50 nanometri di diametro, e ha scoperto che particelle inferiori a 20 nanometri (compresi i C'Dots) mostravano una permeabilità sufficientemente elevata attraverso lo strato mucoso e l'epitelio per uso orale. consegna.
Il gruppo ha poi eseguito esperimenti di somministrazione orale in un piccolo numero di topi e ha riscontrato l’assorbimento nel flusso sanguigno e un’efficace clearance renale senza una corona proteica tipicamente osservata per altri trasportatori di farmaci. Wiesner ha sottolineato che l'evidenza dell'assorbimento tramite somministrazione orale negli animali non è garanzia di risultati simili negli esseri umani, ma "il fatto che vediamo negli animali che le particelle vengono assorbite nel flusso sanguigno è significativo di per sé.">
Il gruppo ha inoltre sviluppato una pillola rivestita di polimero, che proteggerebbe i C'Dots dotati di farmaco dalla degradazione nell'acido dello stomaco.
La capacità di C'Dots di indurre la ferroptosi ha portato Wiesner a pensare ai possibili benefici per la salute della silice, che si trova in molti alimenti sani. Wiesner si è consultato con Saurabh Mehta, professore di Janet e Gordon Lankton presso la Divisione di Scienze della Nutrizione, presso il College of Human Ecology.
"Gli abbiamo chiesto:'Cosa sai degli effetti antitumorali in un ambiente in cui la nutrizione è ricca di prodotti di silice biogenica?'", ha detto Wiesner. "E lui ha detto:'Non lo sappiamo; nessuno ha mai fatto questa domanda.'"
Mehta ha affermato che gli effetti della silice sul sistema immunitario e sul microbiota intestinale necessitano di ulteriori studi.
"La silice è onnipresente nel nostro sistema alimentare, con il suo utilizzo in diverse fasi della produzione, lavorazione e confezionamento degli alimenti, incluso come additivo alimentare", ha affermato Mehta, un coautore. "È generalmente considerato sicuro; alcuni studi mostrano anche che potrebbero avere attività biologica e benefici per la salute, che necessitano di essere ulteriormente studiati."
Ulteriori informazioni: Jacob A. Erstling et al, Superare le barriere associate alla somministrazione orale di nanoparticelle di silice core-shell fluorescenti di dimensioni diverse, Materiali avanzati (2023). DOI:10.1002/adma.202305937
Informazioni sul giornale: Materiali avanzati
Fornito dalla Cornell University
