Ecco a voi le nanoparticelle teranostiche, biomimetiche e sito-specifiche

Nel webinar NINE del 22 novembre, è stata nostra ospite la professoressa Valentina Cauda, docente del Politecnico di Torino e capo del laboratorio TrojaNanoHorse, la cui mission è sviluppare una nuova generazione di nanocostrutti multifunzionali teranostici (terapeutici e diagnostici) per il trattamento e la cura del cancro.

L’evento è partito con una breve panoramica riguardo la patologia e la sua diffusione, presentando l’apporto che la nanomedicina può dare nella battaglia contro di essa. Le nanoparticelle teranostiche, infatti, permettono lo sviluppo di una terapia mirata ed efficace, affiancata a possibilità di monitoraggio ed imaging, nonché ad ingenti risparmi per il sistema sanitario.

I nanocostrutti presentati dalla professoressa Cauda si basano su un core terapeutico e con funzione di imaging, basato sull’ossido di zinco, circondato poi da una doppia membrana lipidica con funzione biomimetica, sulla cui superficie sono presenti antigeni in grado di rendere selettivo l’attacco, proprio nei confronti delle cellule cancerogene.

La sintesi dell’ossido di zinco, in seguito a diversi miglioramenti nel processo di produzione, viene ad oggi portata avanti grazie all’utilizzo di microonde, in grado di garantire una distribuzione dimensionale omogenea e alta riproducibilità. La funzionalizzazione del core procede poi grazie a delle molecole di APTMS (amminopropili), in grado di innalzare il potenziale Z del costrutto. Il passaggio successivo, poi, è quello di ottenere una buona biocompatibilità coi fluidi corporei, grazie ad una modifica superficiale in grado di rendere chimicamente stabili i costrutti a base di ZnO, valutandone in un secondo momento l’efficacia.

Un primo passo in questa direzione viene fatto attraverso una shell lipidica, che rende le nanoparticelle stabili in un mezzo biologico per un lungo periodo (fino a 25 giorni). L’efficacia di questo strato, comprovata da diverse analisi in altrettanti fluidi (acqua distillata, simulazione di fluidi corporei etc.) è dovuta alla prevenzione dell’aggregazione di questi sistemi.

Al fine di migliorare la biocompatibilità possono essere poi usate le cosiddette vescicole extracellulari (EV), presenti in numerosi fluidi corporei. Queste vescicole possono essere prelevate dal paziente (segue poi una estrazione tramite centrifugazione differenziale ed una fase di caratterizzazione), ed essere utilizzate come mezzo di drug delivery, grazie alla loro naturale stabilità nel sangue, unita ad una ottima biocompatibilità e all’abilità intrinseca di targeting. I nanocostrutti vengono quindi incapsulati nelle EV tramite diversi metodi, ottenendo quindi i TNH (TrojaNanoHorse, per l’appunto) grazie ad una procedura di accoppiamento. La caratterizzazione, eseguita tramite fluorescenza, mostra una efficacia nel coupling del 68%, ed un aumento della stabilità colloidale.

L’interazione con le cellule viventi ha poi messo in luce alcune problematiche sorte in seguito all’approvvigionamento di EV direttamente dalle cellule cancerogene, alle quali sono quindi state preferiti linfociti sani, di tipo B. In questo secondo caso, il meccanismo di caricamento con i core è da definirsi attivo, in quanto basato su cicli di congelamento e scongelamento in grado di produrre frammenti di ghiaccio in grado di “bucare” la membrana, incrementando l’incapsulamento.

Per ottenere un nanosistema in grado di focalizzare la propria azione su determinate molecole, la superficie dei THN è stata poi decorata con degli antigeni specifici degli organismi da attaccare. L’efficacia è stata ancora una volta dimostrata dai numerosi test sperimentali eseguiti in laboratorio.

Per ottenere infine una terapia e un imaging che siano stimolo-responsivi, il laboratorio ha implementato una tecnica a ultrasuoni in grado di produrre un effetto citotossico “on-demand”, tramite una sinergia tra danneggiamento meccanico (per cavitazione acustica) e creazione di ROS (Reactive Oxygen Species) all’interno delle cellule cancerogene. Il tutto permette inoltre di avere benefici anche dal punto di vista dell’imaging, grazie alla sonoluminescenza che si può sfruttare.

A valle dell’evento, la CT di Medicina e Biotecnologie ringrazia a nome di NINE tutti i Soci presenti, e la nostra ospite per l’intrigante webinar! L’appuntamento è per il prossimo evento!