Le nanofibre si scindono nel corpo per rilasciare farmaci

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La somministrazione di farmaci all'interno del corpo potrebbe essere rivolzionata da nanofibre in grado di rilasciare farmaci all'interno dell'organismo
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Le nanofibre si scindono nel corpo per rilasciare farmaci

Le nanofibre che trasportano farmaci dividendosi in minuscole nanoparticelle una volta all’interno del corpo potrebbero offrire una nuova strategia per la terapia antitumorale, secondo i ricercatori dell’Università di Washington [Mu et al., Materials Today (2020)].

Le nanoparticelle possono essere caricate con agenti terapeutici e iniettate nell’organismo per somministrare farmaci in modo sicuro e con maggiore efficacia. Ciò è particolarmente desiderabile per il trattamento del cancro, dove gli effetti collaterali possono essere gravi. Un nanocarrier efficace deve essere piccolo – idealmente inferiore a 100 nm di diametro – anche quando caricato con il suo carico di medicinale per eludere il sistema immunitario. Inoltre deve rimanere stabile nel sangue per consentirgli di circolare abbastanza a lungo da raggiungere il suo obiettivo. Non solo, ma anche il vettore deve essere biocompatibile.

Rilascio tramite divisione delle nanofibre

Miqin Zhang e il suo team hanno escogitato una soluzione intelligente creando una nanofibra stabile con una buona capacità di carico del farmaco. Una volta somministrata si divide in nanoparticelle molto più piccole. La nanofibra è sintetizzata dal chitosano, un ingrediente farmaceutico biocompatibile e biodegradabile ampiamente utilizzato, e dal polietilenglicole (PEG) tramite un processo di autoassemblaggio. In forma di fibra, il materiale è molto stabile e può essere conservato per mesi in laboratorio.

“Abbiamo introdotto una strategia nanoterapeutica innovativa formando nanofibre coniugate con farmaci antitumorali idrofobici stabili (paclitaxel) in soluzione. Dopo essere entrate nel corpo, le nanofibre caricate con il farmaco incontrano le proteine ​​del siero e si frammentano rapidamente in nanoparticelle ultrafini per rilasciare il farmaco”,

spiega il primo autore dello studio, Qingxin Mu.

“Le nanofibre si frammentano in nanoparticelle quasi sferiche entro un minuto“.

Nonostante la divisione in particelle più piccole di appena 20 nm di diametro, i legami covalenti che legano il farmaco alla fibra chitosano-PEG non si rompono nel siero e le capacità del farmaco viengono mantenute.

“Le nanoparticelle viaggiano attraverso varie barriere biologiche e rilasciano il farmaco nel sito del tumore. Alla fine, il farmaco viene metabolizzato dagli enzimi epatici e eliminato, con gli eccipienti degradati dal corpo “,

afferma Mu.

Un nuovo supporto per i farmaci antitumorali

Il team lo dimostra utilizzando il paclitaxel, un farmaco antitumorale clinicamente approvato utilizzato per il trattamento di una serie di tumori solidi. Nei modelli murini di carcinoma mammario aggressivo resistente ai farmaci e melanoma, il nuovo sistema di rilascio con nanofibre mostra tempi di circolazione nel sangue migliorati, bassa tossicità sistemica, migliore localizzazione delle nanoparticelle sul tumore e maggiore inibizione della crescita tumorale e delle metastasi. Le nanoparticelle superano la forma del farmaco utilizzata clinicamente, affermano i ricercatori, in termini di riduzione al minimo della tossicità e dell’efficacia del trattamento.

“La buona stabilità, le piccole dimensioni delle nanoparticelle e il buon carico del farmaco rendono l’approccio adatto alla somministrazione di farmaci idrofobici”,

afferma Mu.

Il team ora intende esplorare se l’approccio possa funzionare con altri farmaci insolubili in acqua e in diversi modelli di cancro.

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Rappresentazione 3D di nanofibre sintetiche
Struttura molecolare del chitosano
Struttura molecolare polietilenglicole (PEG)
Immagine computerizzata di una massa tumorale