La mobilità limitata di specifici gruppi funzionali riduce l'anti

May 21, 2023

Scientific Reports volume 6, numero articolo: 22478 (2016) Citare questo articolo

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I trattamenti contro il cancro più comuni attualmente disponibili sono la radio e la chemioterapia. Queste terapie presentano però degli inconvenienti, quali la riduzione della qualità della vita e la bassa efficacia della radioterapia in caso di metastasi multiple. Per ridurre questi effetti, abbiamo incapsulato un farmaco antitumorale in una matrice biocompatibile. Saggi in vitro indicano che questo bio-nanocomposito è in grado di interagire e causare cambiamenti morfologici nelle cellule tumorali. Nel frattempo, non sono state osservate alterazioni nei monociti e nei fibroblasti, indicando che questo sistema potrebbe trasportare il farmaco negli organismi viventi con un tasso di eliminazione e una tossicità ridotti. Raggi X e neutroni sono stati utilizzati per studiare la struttura portante e per valutare la mobilità del farmaco all'interno del bionanocomposito. Da questi dati unici mostriamo che la restrizione parziale della mobilità dei gruppi attivi della molecola del farmaco suggerisce perché questo modello di trasportatore è potenzialmente più sicuro per le cellule sane.

Il cancro è uno dei principali problemi di salute pubblica a livello mondiale. In Europa, l’incidenza di questa malattia è aumentata da 3,2 milioni di nuovi casi nel 2008 a 3,45 milioni nel 2012, con un tasso di mortalità intorno al 50%1,2. Il paclitaxel (PTX) è uno dei farmaci più efficaci attualmente disponibili per il trattamento dei tumori al seno, ai polmoni e alle ovaie3,4,5,6. La sua funzione si basa su un meccanismo unico che comporta la stabilizzazione dei microtubuli cellulari, il che spiega il suo successo terapeutico7. Tuttavia, esistono ancora notevoli limitazioni riguardo a questo farmaco, principalmente a causa della sua bassa solubilità in acqua (~0,4 μg/mL) e, naturalmente, della sua tossicità per le cellule sane. Per aumentarne la solubilità, un farmaco viene spesso formulato in solventi organici, come etanolo disidratato e olio di ricino poliossietilato. Purtroppo questo approccio causa numerosi effetti collaterali, come reazioni di ipersensibilità e iperlipidemia8.

Di conseguenza, lo sviluppo o la modifica di sistemi per l'accoglienza e la somministrazione di farmaci antitumorali è della massima importanza9. Un'alternativa promettente è l'uso di nano-carrier polimerici solubili per controllare la farmacocinetica e la biodistribuzione del farmaco10. Il biopolimero chitosano, in particolare, ha suscitato grande interesse nelle applicazioni biomediche per la sua biocompatibilità e biodegradabilità11. Questo percorso è stato utilizzato anche come matrice di incapsulamento per PTX con risultati promettenti12,13. Ulteriori miglioramenti possono essere apportati modificando le caratteristiche superficiali del sistema di rilascio del farmaco con composti a bassa tossicità, che potrebbero anche rendere possibile aumentare l'adesione del trasportatore alle cellule tumorali14. A tal fine, l’uso dell’idrossiapatite (Ca10(PO4)6(OH)2, di seguito HAP), il principale costituente inorganico delle ossa e dei denti umani, è un ottimo candidato. Su scala nanometrica, l'HAP presenta particolare biocompatibilità, non immunogenicità, comportamento non infiammatorio, elevata osteoconduttività e buona adesione a diversi tipi di cellule tumorali15,16. Ancora più interessante è il fatto che le nanoparticelle HAP (nHAP) mostrano un effetto inibitorio sulla proliferazione delle cellule tumorali con effetti minori su quelle sane16,17,18,19. Di conseguenza, la combinazione delle proprietà di nHAP con i biopolimeri in un nanocomposito può portare a sistemi di somministrazione di farmaci con effetti intrinseci sulle cellule tumorali. Tuttavia, per sfruttare appieno le proprietà nHAP, queste nanoparticelle devono trovarsi nello strato esterno del composito20. Oltre ai vantaggi derivanti dalla combinazione di un biopolimero con nHAP, l’inclusione di un farmaco in nano-vettori con proprietà magnetiche, ad esempio nanoparticelle di ferrite Mn-Zn, offre nuove notevoli possibilità. Ad esempio, guidando il trasportatore del farmaco lungo il corpo utilizzando un campo magnetico esterno e monitorando la sua posizione mediante gradiometri o risonanza magnetica21,22,23,24. Diventano infine praticabili anche i trattamenti di ipertermia magnetica, che rappresentano una tecnica promettente utilizzata in combinazione con radio e chemioterapia25,26,27.