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Fondamenti di chimica

Nanomateriali per la distribuzione mirata dei farmaci nei tessuti

Abbiamo sviluppato e studiato materiali in grado di rilasciare farmaci in seguito a una variazione di temperatura o di pH, e membrane per controllare il flusso di molecole, per nanofiltrazione

Si definiscono "stimuli responsive" materiali in grado di rispondere a uno stimolo esterno (luce, temperatura, pH, ecc.). Fanno parte dei cosiddetti materiali "smart", ovvero intelligenti. Una delle principali applicazioni è nel campo della nanomedicina, per il rilascio mirato e controllato di farmaci. Le nanoparticelle di silice porosa sono dei materiali biocompatibili. Si tratta di ovuli con dimensioni attorno ai 100 nanometri (nm), il cui interno è attraversato da canali ordinati con diametro di accesso di circa 3 nm. La loro elevata porosità permette di immagazzinare al loro interno grandi quantità di farmaco, per utilizzarle come "nanocapsule". Possono così essere trasportate dai fluidi biologici verso i tessuti malati, dove è necessario rilasciare il farmaco. L’applicazione è particolarmente importante nel campo del trattamento farmacologico di tessuti tumorali, in modo da colpire solo le cellule malate e ridurre gli effetti collaterali del trattamento.

Per rendere più efficace il trattamento, è necessario funzionalizzare le nanoparticelle, ovvero ricoprirle con delle molecole che da un lato favoriscano l’interazione con le sole cellule malate e che dall’altro permettano il rilascio del farmaco solo quando esse raggiungono l’obiettivo. Nel primo caso si parla di "targeting", e si utilizzano delle sostanze per cui le cellule malate sovraesprimono un recettore (in altre parole: di cui le cellule malate sono ghiotte), come ad esempio l’acido ialuronico. Nel secondo caso di parla di sistemi "stimuli responsive", che permettano un meccanismo "telecomando", aprendo l’accesso ai pori solo quando necessario.

Questo è possibile ricoprendo per esempio la superficie delle nanoparticelle con dei polimeri che modificano la loro struttura in funzione della temperatura. Si può così bloccare il farmaco all’interno dei pori, per poi rilasciarli al di sopra di una certa temperatura. Questa idea è stata sviluppata e testata nel progetto con farmaci per applicazioni topiche (locali), al fine di sfruttare la temperatura corporea per il rilascio.
I polimeri possono essere utilizzati anche per preparare delle membrane molto sottili, con dei pori di dimensioni nanometriche, in grado di far passare solo determinate molecole o di controllarne il flusso, in funzione della loro dimensione e/o carica, ad esempio attraverso l’applicazione di una differenza di potenziale. Tali membrane possono essere utilizzate per nanofiltrazione, e separazione di molecole.


un racconto di

Gloria Berlier
Dipartimento

Pubblicato il

10 dicembre 2016

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