I ricercatori della NYU Abu Dhabi hanno progettato nanoparticelle attivate dalla luce in grado di individuare e distruggere i tumori, risparmiando i tessuti sani. Questo approccio potrebbe aprire la strada a trattamenti contro il cancro più precisi e meno dannosi.
Un team di scienziati della NYU Abu Dhabi ha sviluppato una nanotecnologia attivata dalla luce che un giorno potrebbe rendere la cura del cancro più precisa e meno dannosa della chemioterapia, delle radiazioni o della chirurgia.
Lo studio, pubblicato nella rivista Cell Report Scienze fisiche, sviluppa una tecnica nota come terapia fototermica, che utilizza la luce per generare calore all'interno dei tumori e uccidere le cellule tumorali dall'interno. Invece di inondare l'intero corpo con farmaci tossici o irradiare ampie aree con radiazioni, il metodo mira a concentrare il trattamento dove è più necessario.
I ricercatori hanno progettato nanoparticelle minuscole, biocompatibili e biodegradabili, che contengono uno speciale colorante attivato dalla luce del vicino infrarosso. Quando le particelle raggiungono un tumore e vengono esposte a questa luce, si riscaldano, danneggiando il tessuto tumorale e risparmiando in gran parte le cellule sane.
La luce nel vicino infrarosso è stata scelta perché può penetrare più in profondità nel corpo rispetto alla luce visibile. Ciò significa che, in linea di principio, potrebbe raggiungere tumori che non si trovano in prossimità della superficie cutanea, ampliando la gamma di tumori che potrebbero essere trattati con questo tipo di tecnologia.
Uno dei maggiori ostacoli alla terapia fototermica è stato quello di trasportare i materiali sensibili alla luce nel posto giusto e mantenerli stabili all'interno dell'organismo. Molti agenti esistenti si degradano rapidamente, vengono eliminati dal flusso sanguigno prima di raggiungere i tumori o hanno difficoltà a penetrare nelle cellule tumorali.
Per superare questi ostacoli, il team della NYU Abu Dhabi ha creato le sue nanoparticelle a partire da idrossiapatite, un minerale presente naturalmente nelle ossa e nei denti. L'utilizzo di un materiale familiare e rispettoso dell'organismo ha lo scopo di aiutare le particelle a scomporsi in modo sicuro una volta espletata la loro funzione.
Le particelle sono rivestite con lipidi e polimeri, che le aiutano a circolare più a lungo nel flusso sanguigno ed evitano di essere rapidamente individuate ed eliminate dal sistema immunitario. Questo tempo di circolazione prolungato aumenta le probabilità che una maggiore quantità di materiale terapeutico raggiunga i tumori.
Il design sfrutta anche una caratteristica ben nota di molti tumori: tendono ad essere leggermente più acidi rispetto ai tessuti sani. Sulla superficie di ogni nanoparticella, i ricercatori hanno attaccato un peptide, o piccola proteina, che diventa attiva in questo ambiente leggermente acido. In queste condizioni, il peptide aiuta le nanoparticelle a penetrare efficacemente nelle cellule tumorali, evitando in gran parte le cellule sane.
Negli esperimenti, il team ha scoperto che le nanoparticelle sono altamente stabili e proteggono efficacemente il loro carico colorante dalla degradazione. Le particelle si accumulano efficacemente nei tumori, dove possono essere attivate dalla luce nel vicino infrarosso.
Una volta attivate, le nanoparticelle generavano un calore localizzato sufficientemente intenso da distruggere il tessuto tumorale. Allo stesso tempo, producevano segnali fluorescenti e termici che consentivano di visualizzare i tumori e di monitorare gli effetti del trattamento in tempo reale.
L'autore principale Mazin Magzoub, professore associato di biologia presso la NYU Abu Dhabi, ha sottolineato che la tecnologia è progettata per combinare diverse funzionalità in un'unica piattaforma.
"Questo lavoro riunisce trattamenti mirati e imaging in un unico sistema biocompatibile e biodegradabile", ha affermato in un comunicato stampa.
Integrando diagnosi e terapia, le nanoparticelle funzionano come quello che i ricercatori spesso chiamano un sistema "teranostico": un unico strumento in grado sia di rilevare la malattia che di trattarla. In pratica, questo potrebbe aiutare i medici a vedere esattamente dove si trova un tumore, guidare il trattamento basato sulla luce e valutarne immediatamente l'efficacia.
Lo studio affronta anche una sfida centrale nella medicina oncologica: somministrare agenti potenti direttamente ai tumori, limitando al contempo gli effetti collaterali in altre parti del corpo. Secondo i ricercatori, la loro strategia di utilizzare un materiale simile all'osso, rivestimenti protettivi e peptidi attivati dall'acidità rappresenta un passo avanti verso questo obiettivo.
Sebbene questo lavoro sia ancora in fase sperimentale, i risultati evidenziano la promessa delle nanoparticelle come sistema integrato per la diagnosi e la terapia del cancro. Se futuri studi sugli animali e, in futuro, sugli esseri umani confermeranno i primi risultati, la tecnologia potrebbe contribuire a una nuova generazione di trattamenti antitumorali basati sulla luce, più sicuri ed efficaci di molte opzioni attuali.
Più in generale, la ricerca si inserisce in un crescente impegno a livello mondiale per sfruttare la nanotecnologia e i materiali intelligenti per personalizzare la cura del cancro. Gli scienziati stanno esplorando modi per adattare i trattamenti alla biologia di ciascun tumore, ridurre i danni collaterali ai tessuti sani e fornire ai medici strumenti migliori per vedere cosa accade all'interno del corpo durante la terapia.
Per i pazienti, la speranza a lungo termine è che tali progressi si traducano in trattamenti non solo più efficaci nel controllare o eliminare il cancro, ma anche più facili da tollerare e più compatibili con la vita di tutti i giorni.
Fonte: New York Abu Dhabi