Nanoparticelle di bioglass per riparare le nostre ossa
Julian Jones è un esperto in vetro bioattivo, un materiale in grado di stimolare la rigenerazione ossea. Professore di Biomateriali presso l’Imperial College di Londra, egli ha dedicato una parte sostanziale della sua carriera a una migliore comprensione delle proprietà di questo materiale. Ma è stato nel 2015 che un incontro particolare ha notevolmente migliorato la sua ricerca: con il suo team, egli ha incontrato Alessandra Pinna, che stava esaminando le proprietà antiossidanti di minuscole particelle di ossido di cerio, la cosiddetta nanoceria. Il prof. Jones ha seguito il destino delle nanoparticelle bioattive all’interno delle cellule con la specialista di immaginografia biomedica Alexandra Porter. Insieme, i tre scienziati hanno rapidamente compreso il potenziale della combinazione delle due nanoparticelle per il trattamento dell’osteoporosi e hanno deciso di avviare un progetto dedicato con l’acronimo INTO (Inorganic therapeutic nanoparticles for osteoporosis). «All’epoca, stavamo sviluppando impianti porosi in bioglass in grado di rilasciare ioni stronzio se un paziente presentava un grosso buco in un osso. Ma nella maggior parte dei casi, i pazienti con osteoporosi non hanno tali buchi: il loro osso ha una bassa densità con alto rischio di frattura e risultava necessaria una terapia iniettabile oppure orale», ricorda il prof. Jones. «Le nostre nanoparticelle esistenti erano già state assorbite da tutte le cellule nel loro citoplasma. Potrebbero biodegradarsi all’interno delle cellule, rilasciando ioni stronzio in grado di stimolare le cellule che formano il tessuto osseo (osteoblasti) e inibire l’attività di degradazione ossea (osteoclasti). Aggiungendo nanoceria al mix, ora possiamo anche eliminare i radicali liberi e migliorare ulteriormente la prevenzione di perdita ossea». Il processo di sviluppo consiste in due attività principali: la sintesi di nanoparticelle di silice mesoporosa biodegradabile con sol-gel e la creazione di nanoceria mediante il metodo di co-precipitazione e il trattamento a microonde prima di intrappolarla all’interno della rete di silice. Nel corso del progetto, il gruppo di ricerca ha esposto i nuovi dispositivi a diversi tipi di cellule ossee e cellule staminali del midollo osseo. I risultati dimostrano che le particelle di INTO sono in grado sia di promuovere l’osteogenesi che di eliminare i radicali liberi (specie ossidative reattive). È stata anche determinata una dose soglia, al di sotto della quale le cellule possono beneficiare dell’attività antiossidante e dell’osteogenesi delle nanoparticelle senza subire danni. Secondo il prof. Jones, il trattamento risultante è una combinazione che ha grandi potenzialità per l’osteoporosi (le particelle possono rafforzare le ossa osteoporotiche stimolando i meccanismi di rigenerazione naturale, riducendo le fratture osteoporotiche e migliorando la mobilità e la qualità della vita per milioni di pazienti), ma anche per altre malattie. «Abbiamo promettenti risultati nell’incoraggiare la crescita delle cellule nervose (crescita dei neuriti), quindi se riusciamo a far passare le nostre minuscole particelle attraverso la barriera emato-encefalica, potrebbero essere utilizzate per il trattamento del morbo di Parkinson. Abbiamo anche a disposizione nanoparticelle in grado di uccidere cellule tumorali senza danneggiare le cellule sane. La nanoceria potrebbe lavorare in sinergia con le nostre nanoparticelle per ampliare la finestra di dosaggio in cui le nostre nanoparticelle sarebbero efficaci», afferma il prof. Jones. Il prossimo passo è, ovviamente, la realizzazione di prove precliniche. Il prof. Jones e il suo team hanno già richiesto ulteriori finanziamenti per esplorare il potenziale delle loro nanoparticelle per il trattamento del morbo di Parkinson, e stanno mettendo insieme una grande proposta collaborativa sul trattamento del cancro e sulle particelle di immaginografia biomedica (combinazione di particelle mesoporose con oro per la diagnosi precoce di cancro), in vista della fase successiva di traslazione della tecnologia verso la clinica. Il loro obiettivo: scoprire se il targeting attivo di specifiche cellule tumorali riesca a migliorare la somministrazione delle nanoparticelle.
Parole chiave
INTO, osteoporosi, bioglass, nanoceria, nanotecnologia, osso, impianto
