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Sicurezza delle nanoparticelle: è il momento di una nuova valutazione?

I progressi nella progettazione di nanoparticelle hanno aperto la strada a una pletora di applicazioni in medicina, quali la somministrazione di farmaci e la diagnosi. Quindi, è di fondamentale importanza comprendere l’impatto delle nanoparticelle sulla risposta immunitaria (non solo negli esseri umani, ma anche in altre specie) e determinarne la sicurezza ambientale.

Salute

L’immunità innata è la prima ad essere attivata al contatto con un oggetto estraneo, sia esso un virus o una particella di plastica. Le cellule e i fattori immunitari innati costituiscono la prima linea di difesa come ostacolo tra il corpo e l’ambiente esterno e, nella maggior parte delle specie, i meccanismi si sono evolutivamente conservati.

Valutare le risposte immunitarie innate contro i nanomateriali

Intrapreso con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto PANDORA ha studiato l’impatto delle nanoparticelle sull’immunità innata. «L’idea è stata quella di valutare la tossicità dei nanomateriali per l’ambiente nel suo insieme, tra cui piante, invertebrati terrestri e marini e, naturalmente, per la salute umana», sottolinea Diana Boraschi, coordinatrice del progetto. I ricercatori di PANDORA hanno combinato metodologie classiche e all’avanguardia per esaminare la reazione immunitaria innata in caso di esposizione ai nanomateriali. Ciò ha incluso l’interazione delle nanoparticelle con le cellule innate e il microbiota simbiotico, nonché i loro effetti a livello subcellulare e molecolare oltre che a livello dell’intero organismo. I partner del progetto hanno studiato le risposte immunitarie contro gli effetti delle nanoparticelle di ferro, titanio e di ossido di cerio, con ampie applicazioni. Curiosamente, sono stati scoperti elementi unici e caratteristiche comuni nelle risposte di difesa di ogni organismo. Dopo l’esposizione alle nanoparticelle, le risposte immunitarie hanno prodotto un’alterazione transitoria dell’omeostasi dell’organismo, che si è risolta velocemente senza causare effetti di tossicità a lungo termine. Questo indica che i meccanismi immunitari innati possono gestire in modo efficiente materiali estranei quali le nanoparticelle. Tuttavia, a dosi elevate e a seconda della loro composizione chimica, le nanoparticelle hanno causato effetti tossici. Curiosamente, persino in assenza di qualsiasi risposta immunitaria iniziale contro le nanoparticelle, l’incontro con il sistema immunitario innato ha prodotto una qualche memoria immunitaria che ha definito le conseguenti risposte immunitarie nei confronti di altre problematiche.

Definire la progettazione futura delle nanoparticelle destinate ad applicazioni umane

I risultati di PANDORA, suggerendo che non è biologicamente possibile prevedere la tossicità delle nanoparticelle solo sulla base della progettazione, ha fornito le basi per l’ideazione futura di nanoparticelle per uso umano. «La sicurezza delle nanoparticelle può variare nei diversi organismi, a differenza di dosaggio, su cellule/tessuti differenti e per persone in diverse condizioni di salute. Pertanto, ciò che è assolutamente sicuro in un giovane sano, può avere effetti dannosi su una persona anziana affetta da patologie croniche», sottolinea la coordinatrice Boraschi. Quindi, l’impegno futuro nell’applicazione biomedicale delle nanoparticelle deve concentrarsi sulla selezione della via di somministrazione, del dosaggio e della composizione chimica idonee allo stato di salute del paziente. Il lavoro in corso sui meccanismi che stanno alla base di queste risposte immunitarie e sulla loro presenza in tutte le specie viventi, offrirà una visione olistica sulla sicurezza delle nanoparticelle. Ciononostante, le nanoparticelle possono essere impiegate per potenziare una benefica memoria innata. Questa memoria innata, in quanto aspecifica, può essere utilizzata negli esseri umani per accrescere l’efficacia dei vaccini e per altri tipi di approcci terapeutici a base di immunomodulatori, contro una varietà di malattie. Nelle piante, indurre la memoria innata potrebbe servire ad aumentare la resistenza ai parassiti e lo stesso concetto può essere applicato a invertebrati di interesse commerciale come le api.

Parole chiave

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