Novel Nanogels promettono una migliore somministrazione di farmaci ai pazienti affetti da cancro
AUSTIN, Texas – I ricercatori dell’Università del Texas ad Austin hanno sviluppato nuove linee guida per la fabbricazione di materiali gel su scala nanometrica, o nanogel, che possono fornire numerosi trattamenti terapeutici per trattare il cancro in modo preciso. Oltre a consentire la somministrazione di farmaci in risposta ai tumori, i loro nanogel possono mirare alle cellule maligne (o biomarcatori), degradarsi in componenti non tossici ed eseguire molteplici funzioni cliniche.
La caratteristica più importante dei nanogel dei ricercatori di ingegneria è la loro capacità di essere modificati chimicamente o “decorati” con molte molecole bioattive. Queste modifiche conferiscono ai nanogel decorati proprietà fisiche e chimiche più diverse rispetto a qualsiasi altra tecnica esistente, nonostante la loro identica origine. Tali sistemi, che hanno il potenziale di essere adattati a malattie specifiche o addirittura a singoli pazienti, potrebbero essere uno strumento utile per gli oncologi in futuro.
In uno studio pubblicato nell’ultimo numero di Science Advances, i ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Biomedica e del McKetta Department of Chemical Engineering della Cockrell School of Engineering delineano lo sviluppo di questi nanogel multiuso per il trattamento del cancro. Dopo una serie di modifiche chimiche, i nanogel sono in grado di eseguire simultaneamente o in sequenza: caricare e rilasciare farmaci, rispondere ad ambienti a pH unici, identificare biomarcatori, convertire la luce in riscaldamento terapeutico e mostrare caratteristiche di degradazione.
Il team di ricerca, guidato dal pioniere della drug delivery Nicholas Peppas, professore nei dipartimenti di ingegneria biomedica e di ingegneria chimica, l’UT College of Pharmacy e la Dell Medical School, ha condotto lo studio per quattro anni presso l’UT’s Institute for Biomaterials, Drug Delivery & Regenerative Medicine, che Peppas dirige. Hanno sintetizzato e purificato nanogel contenenti acidi carbossilici, gruppi chimici funzionali comuni nelle molecole biologiche naturali. Questi gruppi funzionali hanno permesso ai ricercatori di modificare, o accoppiare chimicamente, i nanogel a molecole bioattive, come piccole molecole, peptidi e proteine. Una combinazione di modifiche è stata necessaria per personalizzare i nanogel per una somministrazione mirata e sensibile all’ambiente.
“Un modo di pensare al nostro nanogel è come una tela bianca”, ha detto John Clegg, che era un dottorando alla Cockrell School quando ha lavorato allo studio ed è attualmente un borsista post-dottorato alla Harvard University. “Una tela bianca non è altro che legno e tessuto. Allo stesso modo, il nanogel è una struttura semplice (fatta di agenti di giunzione dei polimeri e acqua). Quando viene modificato, o decorato, con diversi gruppi bioattivi, mantiene l’attività di ogni gruppo aggiunto. Quindi, il sistema può essere abbastanza semplice o abbastanza sofisticato”.
L’approccio modulare del team, che combina molte parti utili in un unico, più grande insieme è spesso applicato ad altri sistemi di ingegneria, inclusi, ma non solo, la robotica e la produzione. I ricercatori del Texas Engineering hanno applicato una logica simile, tranne che sulla nanoscala, per sviluppare i loro nanogel.
