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Nuovi veicoli economici per il rilascio mirato dei farmaci

La funzionalizzazione di nanoparticelle (NP) affinché si leghino in modo reversibile ai ligandi apre la strada ad applicazioni biomediche come il rilascio mirato dei farmaci. Alcuni scienziati hanno fatto importanti progressi con silice inerte e atossica a sostegno di questo tentativo.
Nuovi veicoli economici per il rilascio mirato dei farmaci
Il progetto di formazione TRANSFORMERSURFACES (“Dynamic libraries for the synthesis of new multifunctional silica striped nanoparticles”), finanziato dall’UE, ha cercato di espandere drasticamente le possibilità di funzionalizzazione e di eliminare la tossicità. Più specificamente gli scienziati hanno cercato di sviluppare nuove superfici su NP in silice: si tratta di monostrati molecolari in pattern (prevalentemente strisce) che possono essere funzionalizzati reversibilmente con ligandi.

I ricercatori hanno sfruttato la chimica combinatoria dinamica e la creazione di librerie combinatorie dinamiche: strumenti potenti per la scoperta. Gli elementi delle librerie possono essere messi insieme in una provetta, dove continuano a scambiare reciprocamente elementi funzionali, dando vita a combinazioni inaspettate.

Precedentemente i partner hanno sviluppato NP d’oro a strisce, con la capacità di diffondersi attraverso le membrane cellulari senza creare fori transitori (porazione) associati a perdita e citotossicità. Sostituire la silice all’oro ridurrebbe significativamente i costi. Inoltre la silice è trasparente e non ha proprietà fotochimiche intrinseche, cosicché la successiva integrazione con molecole fluorescenti non causerebbe interferenza in termini di fonte del segnale. Infine la silice è inerte e quindi altamente biocompatibile.

Una buona parte dello sforzo di ricerca si è incentrata sulla sintesi di librerie dinamiche e sullo studio della reversibilità del legame. Il team ha selezionato legami imminici, nei quali le immine contengono un doppio legame a carbonio-azoto.

Le tecniche utilizzate per caratterizzare la morfologia dei monostrati autoassemblati sulle NO d’oro non sono facili da applicare alla silice. Per esempio non si può usare la microscopia a effetto tunnel perché la silice non è conduttiva. Il team ha utilizzato la microscopia a forza atomica con risultati molto buoni.

Agli scienziati sono stati concessi cinque giorni di beam time alla sorgente di neutroni Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) per svolgere esperimenti sulla caratterizzazione dei materiali. Inoltre i ricercatori hanno utilizzato la risonanza magnetica per studiare il ligando sulla superficie delle NP in silice funzionalizzate. Per valutare la reversibilità il team ha idrolizzato il doppio legame (imminico) e ha verificato la presenza delle molecole sulla superficie.

TRANSFORMERSURFACES si è focalizzato sulla comprensione del meccanismo e delle condizioni di assemblaggio delle molecole sulle superfici delle NP in silice, con particolare riguardo agli esperimenti biologici. Le basi sono solide, e dimostrano il potenziale per lo sviluppo futuro di nuovi sistemi di rilascio mirato dei farmaci con costi ridotti e citotossicità quasi nulla.

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Keywords

Nanoparticella, rilascio mirato dei farmaci, silice, nanoparticelle “a strisce”, chimica combinatoria dinamica