Drug delivery e nanotecnologie: i farmaci del futuro

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La nanomedicina è l’applicazione medica delle nanotecnologie. Uno dei campi più promettenti della nanomedicina è il drug delivery, ossia il trasporto di farmaci attraverso le nanoparticelle (particelle di dimensioni comprese tra 1 e 100 nm).

I limiti delle terapie convenzionali 

Lo sviluppo di farmaci è uno dei settori industriali più attivi nel mondo. Ci sono, tuttavia, molte patologie per le quali ancora non è stata trovata una cura efficace. I problemi principali delle terapie farmacologiche convenzionali sono: 

  • Scarsa selettività;
  • Difficoltà nell’attraversare le barriere biologiche. 

Due esempi chiariscono queste criticità: 

  • Chemioterapia: la principale terapia contro il cancro si basa sul principio che le cellule tumorali si riproducono molto più rapidamente di quelle sane. Le sostanze utilizzate per questo trattamento interferiscono con i meccanismi legati alla replicazione delle cellule, uccidendole. L’altra faccia della medaglia, però, è che il trattamento andrà ad uccidere non solo le cellule tumorali ma anche altri tipi di cellule sane soggette a rapida replicazione (come bulbi piliferi, cellule sanguigne, cellule che rivestono la mucosa dell’apparato digerente, e così via), perchè appunto è una terapia con scarsa selettività. La conseguenza sono i ben noti effetti collaterali;
  • Barriera emato-encefalica (BEE o BBB): La BBB è una barriera semi-permeabile che separa il sangue dal fluido extracellulare del sistema nervoso centrale (SNC). Questo è un esempio di barriera biologica che ostacola la distribuzione dei farmaci presenti nel sangue al tessuto cerebrale, rendendo quindi difficile il trattamento di patologie del sistema nervoso centrale.

Le potenzialità delle nanoparticelle 

Le nanoparticelle hanno la caratteristica di assicurare il rilascio del farmaco solamente alle zone target e di saper penetrare le barriere biologiche. Il grande vantaggio dei nanovettori è di poter essere ingegnerizzati in moltissimi modi diversi, modificandone le caratteristiche superficiali, la forma e le dimensioni, per ottenere la terapia più efficace.

Esistono diverse strategie per localizzare l’intervento delle nanoparticelle:

  • Passive targeting: le nanoparticelle possono riconoscere i tessuti tumorali grazie a delle proprietà di questi ultimi: le cellule tumorali inducono un processo chiamato angiogenesi, che consiste nella nascita di nuovi vasi sanguigni e linfatici a partire da quelli esistenti per portare nutrimento al tumore in crescita. Durante l’angiogenesi si verifica una vascolarizzazione disorganizzata e con ampie fenestrature, che si traduce in un aumento della permeabilità vasale. Il passive targeting sfrutta questo aumento della permeabilità per permettere alle nanoparticelle di raggiungere il tumore;
  • Active targeting: le nanoparticelle vengono funzionalizzate con specifici ligandi sulla loro superficie, al fine di riconoscere e legare le cellule tumorali;
  • Triggered release: il rilascio di nanoparticelle avviene grazie a stimoli esterni, come ad esempio quelli di un campo elettromagnetico.  

Le nanoparticelle e i tumori cerebrali 

In una recente ricerca sono state valorizzate entrambe le potenzialità della nanomedicina illustrate, la selettività e l’attitudine a superare le barriere biologiche. Un team di ricercatori della Yale School of Medicine e della Normal University di Pechino, ha pubblicato uno studio sulle nanoparticelle e i tumori cerebrali. Sono state create nanoparticelle di carbonio, ingegnerizzate al fine di penetrare la barriera emato-encefalica venendo riconosciute come amminoacidi. 

Abbiamo creato nanoparticelle così come si costruisce un missile. C’è solitamente un GPS su ogni missile, per guidarlo in un luogo specifico e noi siamo stati capaci di guidare le particelle a penetrare il cervello e trovare il tumore” dice Jiangbing Zhou, PhD, professore associato di Neurochirurgia e Ingegneria biomedica alla Yale School of Medicine. Le nanoparticelle, infatti, sono state prodotte per essere riconosciute da una molecola chiamata LAT1, che è presente nella barriera emato-encefalica e in molti tumori, ma non è presente negli altri organi. Il risultato è che queste nanoparticelle possono riconoscere il tumore senza creare conseguenze nel resto del corpo.

Altre applicazioni 

L’uso delle nanoparticelle per il drug delivery non si limita al trattamento di tumori ma coinvolge molte altre patologie (diabete, malattie neurodegenerative, celiachia, artrite, etc..). Inoltre, le nanoparticelle rappresentano un’innovazione importante anche nel campo dell’imaging e diagnostica. Le nanotecnologie, quindi, possono contribuire a rivoluzionare la medicina.

 

Fonti: 1, 2, 3

Immagine: Designed by kjpargeter / Freepik

Arianna Clemente

Arianna Clemente

Laureata in Engineering Sciences con una tesi sulla biofluidodinamica del ventricolo sinistro. Frequenta il corso di laurea magistrale in Ingegneria delle nanotecnologie, alla Sapienza di Roma. Appassionata di medicina e tecnologia.

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