Nanoparticelle oscillanti per il trattamento del cancro
I materiali o le particelle di dimensioni nanometriche e le loro formulazioni sono stati ampiamente esplorati per varie applicazioni industriali, biotecnologiche e biomediche. Le nanoparticelle magnetiche di ferro, cobalto, nichel e loro leghe sono particolarmente interessanti perché, oltre alle dimensioni ridotte, presentano un’ampia area superficiale, la capacità di effettuare la funzionalizzazione della superficie e superparamagnetismo. Di conseguenza, sono state utilizzate per la somministrazione mirata di farmaci e agenti terapeutici, nella diagnostica per immagini, nell’ingegneria dei tessuti e in varie applicazioni di biorilevamento.
Nanoparticelle magnetiche per la diagnosi precoce del cancro
Realizzato con il sostegno del programma azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto MAGNAMED si proponeva di sviluppare un nuovo tipo di nanoparticelle magnetiche per rispondere all’esigenza ancora non soddisfatta di una diagnosi precoce del cancro. In molti casi, la diagnosi del cancro arriva troppo tardi per un trattamento efficace; le nanoparticelle magnetiche MAGNAMED con una speciale funzionalizzazione intendono migliorare la rilevazione dei biomarcatori tumorali. «Le nostre nanoparticelle a forma di disco sono fatte di materiali magnetici puri, che possono estendere il limite di rilevamento dei biosensori magnetici, migliorando la diagnosi precoce del cancro», spiega il ricercatore principale Rafael Morales. Le nanoparticelle MAGNAMED sono state progettate e prodotte con una configurazione speciale nota come stato di vortice. Si tratta di una specifica disposizione circolare dei piccoli domini magnetici all’interno delle nanoparticelle che assomiglia a un vortice, offrendo una maggiore stabilità. Nanoparticelle con un diametro compreso tra 0,2 e 4 μm sono state generate con tecniche di litografia e utilizzate con successo in biosensori ultrasensibili per la rilevazione dei biomarcatori tumorali.
Terapia antitumorale con nanoparticelle magnetiche
Gli attuali trattamenti antitumorali, come la chirurgia, la radioterapia e la chemioterapia, causano notevoli effetti collaterali. Le nanoparticelle magnetiche in combinazione con magneti esterni sono considerate alternative promettenti per uccidere le cellule tumorali con il calore (ipertermia). La geometria a forma di disco delle nanoparticelle MAGNAMED conferisce loro un movimento oscillatorio quando si applicano campi magnetici alternati. Di conseguenza, quando queste particelle vengono assorbite dalle cellule tumorali, questa oscillazione porta alla morte del 40 % delle cellule tumorali in vitro, a conferma del potenziale terapeutico di questa tecnica innovativa. Ulteriori indagini sull’assorbimento delle nanoparticelle in diverse linee cellulari di cancro della pelle in vitro hanno indicato che le cellule tumorali hanno assorbito tutte le particelle, indipendentemente dalle dimensioni. Al contrario, le cellule sane della pelle hanno assorbito solamente le particelle piccole, e ciò suggerisce che le nanoparticelle magnetiche prendono di mira in modo selettivo e specifico le cellule tumorali, risparmiando i tessuti sani. «Il nostro piano è di migliorare l’efficienza della tecnologia e di estenderla a modelli in vivo come i topi e gli organoidi», afferma Morales. Le nanoparticelle magnetiche MAGNAMED aprono nuove possibilità per la terapia del cancro, poiché richiedono meno attrezzature tecniche e campi magnetici deboli rispetto all’approccio dell’ipertermia.
Stimolazione neurale con nanoparticelle
I ricercatori hanno dimostrato che le nanoparticelle a forma di disco fabbricate possono anche attivare i canali ionici meccano-sensibili presenti sui neuroni e causare una stimolazione neurale di lunga durata. La manipolazione non invasiva delle cellule è fondamentale per la ricerca di base nelle neuroscienze, ma anche per la terapia dei disturbi neurologici. I risultati di MAGNAMED aprono nuove strade per la stimolazione controllata e non invasiva della segnalazione biologica utilizzando campi magnetici e nanoparticelle magnetiche. Inoltre, il progetto introduce una nuova tecnologia per il trattamento non invasivo della neuromodulazione di vari disturbi neurologici e psichiatrici, tra cui l’epilessia e il morbo di Alzheimer.
Parole chiave
MAGNAMED, nanoparticelle magnetiche, trattamento del cancro, diagnosi del cancro, campo magnetico, stimolazione neurale
