La professione medica ha a lungo sognato di un sistema di distribuzione ideale per ottenere farmaci ovunque nel corpo sono più necessari. Nanoscientists presso l’Università di San Diego hanno escogitato un nuovo mezzo di farlo: perché non fuoco i farmaci con l’obiettivo voluto, utilizzando piccoli cannoni?
All’inizio del 20mo secolo, un medico tedesco di nome Paul Ehrlich si avvicinò con l’idea di concentrare la consegna della giusta dose di un farmaco terapeutico a un target specifico, piuttosto che aspettare che a poco a poco il lavoro la sua strada attraverso il corpo attraverso il flusso sanguigno. Questo si ottiene di più dei farmaci a dove sono necessari più, molto più rapidamente, con un minor numero di effetti collaterali negativi. Ha chiamato una “pallottola magica.”
Joseph Wang e Sadik Esener, nano ingegneri della UCSD, ha preso la nozione di magic bullet, letteralmente, quando hanno deciso di costruire microcannons che sfruttano gli ultrasuoni per sparare teensy proiettili contenenti agenti terapeutici in profondità nel tessuto malato. Hanno descritto il loro lavoro in un recente articolo sulla rivista ACS Nano.
Si tende ad associare l’ecografia principalmente con applicazioni di imaging medicale, ma per lungo tempo è stato di interesse per i ricercatori che per vari usi terapeutici. Per esempio, le sue onde sonore ad alta frequenza, in grado di allentare testardo placca sui denti (è ora uno strumento comune in odontoiatria) e fermare il sanguinamento, in particolare nei piccoli vasi, che si trovano in organi vitali. Ed è sempre più di interesse per la consegna di farmaci mirati.
L’ecografia è utile per questo tipo di cose, perché è in gran parte non-invasiva, e le onde di ultrasuoni può essere focalizzata su obiettivi specifici, come ad esempio un tumore canceroso. La tecnica non solo innesca il rilascio di farmaci racchiusi in piccoli pacchi noto come micelle — via picco di stress e le onde d’urto generate da bolle (conosciuto come cavitazione)— aiuta anche la droga permeare più in profondità nel tessuto, facendo le membrane cellulari leggermente più poroso.
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Il primo passo per Wang e Esener era quello di costruire il microcannon — impresa non da poco, dato che le misure di 5 micrometri, o lo spessore del filo di seta. L’UCSD scienziati ha fatto questo punzonatura fori in una membrana, come la pelle con i pori, e poi spruzzare l’esterno dei fori con un rivestimento di ossido di grafene, seguita da un secondo strato di oro.
Poi di “caricare” il cannone con 1-micrometro nanobullets (circa le dimensioni del virus HIV) fatto di silice e racchiuso in un gel liquido. Che il gel contiene anche un perfluorocarbone (PFC) come propellente — perché senza un propellente, come si fa a sparare il cannone? PFC inizia a vaporizzare quando si fanno esplodere con un impulso ad ultrasuoni, e questo produce teensy bolle di gas che si espandono rapidamente. È che la rapida espansione che “fuochi’ il nanobullets fuori microcannon. Senza PFC, il microcannon non fuoco.
L’UCSD scienziati correttamente licenziato il loro nanobullets in tessuto artificiale, e ha rilevato che, come previsto nelle loro simulazioni, quelli nanobullets stati in grado di penetrare il tessuto più profondamente.
Andando avanti, Wang e Esener sarà lo sviluppo di questo strumento balistico ulteriormente, in modo che sia in grado di fornire molti diversi tipi di farmaci, e anche la consegna simultanea di molti farmaci. È anche possibile microcannons potrebbe rivelarsi utile per la somministrazione di vaccini.
Riferimenti:
Husseini, G. A. e Pitt, W. G. (2008) “Micells e nanoparticelle per ultrasuoni droga e la consegna del gene,” Adv. Drug Deliv. Rev. 60(1): 1137-1152
Soto, F. et al. (2015) “Acustica microcannons: Verso advanced micro balistica,” ACS Nano. Pubblicato online il 21 dicembre 2015.
[Via Nanowerk Notizie]
Immagini: Soto et al./Università di California, San Diego.