La nanomedicina tratta di tecnologie su scala nanometrica che trovano applicazioni in diversi ambiti tra cui quello terapeutico e clinico, come per esempio nella cura dei tumori, nell’imaging diagnostico e nella medicina rigenerativa
IN BREVE
Indice
LA NANOMEDICINA: DEFINIZIONE E OGGETTO DI STUDIO
La nanomedicina è una branca della medicina che utilizza materiali su scala nanometrica (10-9 metri), per lo sviluppo di tecnologie diagnostiche e terapeutiche. Le nanoparticelle attualmente rappresentano la chiave per lo sviluppo della nanomedicina. Alle nanoparticelle vengono agganciate particolari molecole che sono spesso applicate in contesto clinico, in particolare per il trattamento di malattie cardiovascolari, immunologiche e particolari tipi di tumori. Per capire quanto infinitamente sono piccole queste tecnologie prendiamo 1 metro e pensiamo che 1 nanometro è 1 miliardo di volte più piccolo del metro in considerazione ed è la stessa unità di misura impiegata per misurare la lunghezza d’onda della luce visibile e ultravioletta. Quando le nanoparticelle (o NPs) vengono, come detto in gergo scientifico, funzionalizzate con molecole posso esplicare funzione terapeutica: questo viene denominato drug delivery. Il plus che ci danno le nanoparticelle è di arrivare al bersaglio farmacologico, attraverso il flusso sanguineo, arrivare in modo più specifico al nostro target, oltrepassando le barriere cellulari, senza peraltro dare un effetto tossico alle altre cellule che non costituiscono il target del farmaco.
STRUTTURA E CARATTERISTICHE DELLE NPs
Le nanoparticelle (NPs) sono lo strumento maggiormente usato in nanomedicina. Esse solitamente assumono una grandezza compresa tra gli 1-100nm e vengono considerate nella classe dei trasportatori di molecole terapeutiche oppure tra le tecnologie che fungono come biomarcatori. Esistono diverse tipologie di NPs attualmente in studio. Le NPs possono essere costituite da una varietà di materiali tra cui: composti organici(vitamine, minerali, cromofori, farmaci), elementi metallici (argento, oro, silicio, carbonio, rame, palladio, platino, magnetite), semiconduttori (ZnS, SeCd, TeCd), ossidi (ZnO, SiO2, TiO2, ZrO2, Fe3O4). Possono diversificarsi a seconda della morfologia: sfere o poliedri (nanoparticelle), cilindriche o sfere allungate (dette nanorod), gusci vuoti o particelle multistrato (definite anche nanoshell e core-shell), stelle a 4 punti (tetrapods). Questi solo solo alcune delle strutture che posso assumere, ne esistono molte altre come per es.liposomi, dendrimeri,micelle. Tutto questo nell’insieme risulta importante in quanto va a costituire le caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche che la nanoparticella assume al fine di svolgere la funzione terapeutica. Questo perchè le nanoparticelle posso essere facilmente introdotte nell’organismo umano attraverso la via parenterale (intravenose, intramuscolare oppure subcutanea), talvolta possono essere anche semplicemente analate. Il metodo di somministrazione dipende anche dall’uso che se ne vuole fare delle nanoparticelle e l’organo oggetto della terapia. Si è inoltre osservato come piccoli cambiamenti nelle dimensioni e nella forma possano significativamente influenzare le proprietà delle nanoparticelle e la loro applicazione in nanomedicina. Esistono altrettante varietà di molecole con le quali le NPs possono essere funzionalizzate: farmaci, molecole traccianti usate nell’imaging diagnostico, proteine, anticorpi, DNA ed RNA, per citarne solo alcune. Ci sono delle caratteristiche che sono indispensabili affinchè le NPs possano trovare una applicazione terapeutica; esse devono:
- Essere solubili in soluzione con pH fisiologico
- Non dare tossicità Biocompatibili
- Non scatenare una reazione immunitaria
- Essere selettive per il target
- Essere solubili in soluzione con pH fisiologico
APPLICAZIONI IN MEDICINA
La nanomedicina si sviluppa principalmente nel campo della diagnostica (imaging), nell’ingegneria tissutale, come per esempio nelle medicina rigenerativa e nella progettazione di farmaci per i tumori di ultima generazione.
In terapia tumorale
La nanomedicina è maggiormente usata nella terapia di tumori solidi maligni attraverso il targeting farmacologico per arrivare in maniera precisa nel sito canceroso. Grazie alla caratteristica delle nanoparticelle di poter essere direzionate, il loro utilizzo nella nanomedicina e in particolare terapia antitumorale è ampiamente studiato e in continua evoluzione. Per esempio, le nanoparticelle sono in grado, attraverso particolari stimoli, di rilasciare calore se in presenza di un campo magnetico: questo viene definito come fenomeno dell’ipertermia magnetica. L’ipertermia avviene ad una temperatura di circa 42° C e le NPs possono essere usate per colpire selettivamente le cellule tumorali, poiché i tessuti cancerogeni sono più sensibili al calore rispetto ai tessuti normali. Un altro studio che spiega come le NPs siano molto efficaci nella drug delivery soprattutto nella somministrazione di Doxorubicina, farmaco antineoplastico in grado di uccidere le cellule tumorali. In particolare, nel tumore al seno la terapia con NPs in cui viene legata la Doxorubicina è funzionale soprattutto quando, dopo diverse chemioterapie l’organismo del soggetto malato è divenuto resistente alla cura e quindi il tumore si è evoluto in fase metastatica. I comuni farmaci utilizzati spesso portano a tossicità, mentre la terapia con nanoparticelle ha dato un riscontro molto positivo, tant’è che attualmente è una delle terapie impiegate. In commercio la possiamo trovare con il nome di Lipo-dox. Questo farmaco svolge l’azione di legarsi ed interagire con gli acidi nucleici inibendone la sintesi, portando la cellula cancerogena a non potersi più replicare.
La nanoteranostica: cos’è?
Questa tipologia di nanodispositivi viene inoltre impiegata nella nanoteranostica (parola usata per indicare l’uso delle nanotecnologie nella diagnostica e nella terapia); è più comunemente usata nella Risonanza Magnetica(MRI), SPECT e PET e in numerose altre metodiche di imaging diagnostico. Una delle molecole che trova maggior impiego in questo settore in USA (approvato dalla Food and Drug Administration) vi è Feridex, utile come agente di contrasto nelle MRI. Un’altra interessante applicazione della nanomedicina è quella della medicina rigenerativa dove, attraverso tecniche di ingegneria tissutale si studia l’applicazione di biomateriali e cellule staminali per la rigenerazione dei tessuti lesionati.
Nanoparticelle e medicina preventiva
Altro aspetto molto interessante e sempre più in via di sviluppo riguarda il settore della medicina preventiva. Attraverso l’unione di queste tecnologie alla telemedicina sono stati ideati particolari tipologie di biosensori, ovvero oggetti costituiti da un chip elettronico che permettono il rilevamento dei parametri biologici; con queste tecnologie è possibile ottenere informazioni fondamentali sullo stato di salute della persona in esame. Ciò potrà avere dei risvolti positivi per esempio per tutte le persone affette da diabete, in cui si ha necessità di avere costantemente un controllo sul doaggio di glucosio nel sangue. I nanosensori hanno però anche un importante risvolto nell’ambito diagnostico in quanto potrebbe essere usati per l’identificazione precoce di tumori. Ad oggi si eseguono colonscopie attraverso una videocapsula: questo può ritenersi uno dei piccoli obiettivi raggiunti dalla nanomedicina, che con l’aiuto dell’ingegneria è riuscita a far si che un esame così invasivo e difficile, si possa realizzare con semplicità e diminuendo i riscontri negativi dati da questa tecnica di indagine diagnostica. Un’altra tecnologia che si sta pensando di attuare è quella della nanopill, ovvero una pillola in grado di monitorare lo stato di salute delle persone affette da determinate patologie che richiedono un monitoraggio giornaliero, da parte del medico che a distanza riceve una analisi completa del paziente. Come abbiamo visto il settore della nanomedicina è vasto; ad oggi, numerosi sono gli studi su tantissime malattie, perciò non dobbiamo stupirci se nel futuro sarà, forse, la nanomedicina a curarci.
