Cosa succede alle nanoparticelle quando entrano nel flusso sanguigno?

I ricercatori hanno scoperto nuove intuizioni su come le nanoparticelle si comportano una volta entrati nel flusso sanguigno, utilizzando un innovativo sistema circolatorio artificiale progettato per imitare le condizioni del mondo reale. Un team guidato da Oya Tagit, professore della FHNW School of Life Sciences, ha sviluppato un modello dinamico che replica il complesso ambiente del sistema circolatorio umano. Questo sistema consente agli scienziati di osservare come le nanoparticelle interagiscono con le proteine del sangue e le strutture cellulari in condizioni simili a quelle all'interno del corpo.

Lo studio, pubblicato su Advanced Materials Interfaces, si concentra sulla formazione di una "corona proteica" attorno alle nanoparticelle, uno strato di proteine che aderiscono alla loro superficie dopo l'esposizione al sangue. Questa corona svolge un ruolo fondamentale nel determinare il destino delle nanoparticelle all'interno del corpo, influenzando la loro capacità di raggiungere i siti bersaglio, evitare il rilevamento immunitario e fornire agenti terapeutici in modo efficace. Mentre molte ricerche si sono concentrate su nanoparticelle rigide come l'oro, lo studio esamina materiali più morbidi comunemente utilizzati nella somministrazione di farmaci, compresi i liposomi e i nanocarriers a base di polimeri.

Il sistema circolatorio artificiale sviluppato dal team simula le forze meccaniche e la dinamica dei fluidi presenti nel flusso sanguigno, consentendo osservazioni dettagliate del comportamento delle nanoparticelle nel tempo.

In esperimenti che hanno coinvolto cellule tumorali del polmone, i ricercatori hanno osservato che la presenza di una corona proteica ha ridotto significativamente l'assorbimento di nanoparticelle da parte delle cellule. Questa scoperta sottolinea l'importanza di studiare le nanoparticelle in condizioni realistiche, poiché la corona altera le loro proprietà fisiche e chimiche, potenzialmente influenzando la loro efficacia e sicurezza. D. student e autore principale dello studio, ha osservato che mentre tutte le nanoparticelle testate condividevano un nucleo comune di proteine nelle loro corone, c'erano variazioni distinte basate sulla composizione materiale delle nanoparticelle.

Una scoperta particolarmente intrigante è stata l'interazione di nanoparticelle a base di lipidi con proteine solubili e legate alla membrana. Questi risultati suggeriscono che tali nanoparticelle possono interagire con vescicole extracellulari secrete dalle cellule, portando a potenziali eventi di fusione che potrebbero alterare la loro funzione biologica. Questo fenomeno solleva domande su come queste interazioni potrebbero influenzare la stabilità a lungo termine e le capacità di targeting delle nanoparticelle in vivo. Le implicazioni di questa ricerca si estendono oltre la scienza di base, offrendo una guida preziosa per la progettazione di sistemi di somministrazione di farmaci più efficienti e sicuri.

Tenendo conto della natura dinamica della corona proteica e del suo impatto sul comportamento delle nanoparticelle, gli scienziati possono perfezionare le strategie per migliorare i risultati terapeutici e ridurre al minimo gli effetti collaterali indesiderati.