Tumori: nanomateriale intelligente all-in-one per la diagnosi, il trattamento e l’induzione della risposta immunitaria

Il Korea Research Institute of Standards and Science sviluppa nanomateriali multifunzionali che superano i tradizionali limiti di una singola funzione – – Dovrebbe essere una piattaforma di trattamento di nuova generazione.

Il Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) ha sviluppato con successo un nanomateriale con ^{particelle con un diametro compreso tra 1 e 100 nanometri (nm, 1 nm = un miliardesimo di metro)} in grado di eseguire simultaneamente la diagnosi del cancro, il trattamento e l’induzione della risposta immunitaria.

Rispetto ai nanomateriali convenzionali che svolgono solo una funzione, questo nuovo materiale migliora significativamente l’efficienza del trattamento e si prevede che fungerà da piattaforma di terapia del cancro di prossima generazione utilizzando la nanotecnologia.

Attualmente, i trattamenti contro il cancro includono principalmente chirurgia, radioterapia e chemioterapia.

Tuttavia, questi trattamenti hanno limiti significativi, in quanto non solo colpiscono le aree cancerose, ma causano anche danni ai tessuti sani, portando a notevoli effetti collaterali.

Il trattamento del cancro con nanomateriali è emerso come una tecnologia di nuova generazione che mira a superare i limiti dei trattamenti convenzionali.

Utilizzando le proprietà fisiche e chimiche dei nanomateriali, è possibile indirizzare e somministrare con precisione i farmaci alle cellule tumorali e alle aree colpite.

Inoltre, sono ora possibili trattamenti personalizzati basati su profili genetici individuali, offrendo una terapia che riduce significativamente gli effetti collaterali migliorando l’efficacia rispetto ai metodi tradizionali.

Il KRISS Nanobio Measurement Group ha sviluppato un nuovo nanomateriale che non solo consente il monitoraggio e il trattamento in tempo reale delle aree cancerose, ma attiva anche il sistema di risposta immunitaria.

Il nanomateriale sviluppato dal team di ricerca è un nanodisco a triplo strato (AuFeAuNDs), con ferro (Fe) inserito tra l’oro (Au). Il design del nanomateriale, che presenta il ferro al centro di una struttura a forma di disco, offre una stabilità strutturale superiore rispetto ai tradizionali materiali sferici.

Inoltre, applicando un magnete vicino al sito del tumore, le proprietà magnetiche del ferro consentono al nanomateriale di essere facilmente attratto, migliorando ulteriormente l’efficienza del trattamento.

Il nanodisco sviluppato dal team di ricerca è dotato di capacità di imaging fotoacustico (PA), che consentono l’osservazione in tempo reale sia della posizione del tumore che del processo di somministrazione del farmaco.

La PA è una tecnica che visualizza le vibrazioni (ultrasuoni) generate dal calore quando la luce (laser) è diretta verso il nanodisco.

Utilizzando questa funzione, il trattamento può essere eseguito nel momento ottimale in cui il nanomateriale raggiunge il sito tumorale, massimizzandone l’efficacia.

Infatti, negli esperimenti sugli animali, il team di ricerca ha monitorato con successo l’accumulo di nanoparticelle nel sito del tumore nel tempo utilizzando l’imaging PA, identificando che il tempo più efficace per il trattamento è di 6 ore dopo la somministrazione del materiale.

Inoltre, questo nanodisco può eseguire tre diversi meccanismi terapeutici in modo integrato, che dovrebbe trattare vari tipi di cellule tumorali, a differenza dei materiali che sono limitati a singole terapie.

Mentre i nanomateriali convenzionali utilizzavano solo la terapia fototermica (PTT), che comporta il riscaldamento di particelle d’oro per eliminare le cellule tumorali, il nanodisco sviluppato dal team di ricerca può anche eseguire la terapia dinamica chimica (CDT) utilizzando le proprietà del ferro per indurre l’ossidazione all’interno del tumore, così come la terapia della ferroptosi.

Dopo il trattamento, il nanodisco induce anche sostanze di risposta immunitaria. Il nanodisco sviluppato spinge le cellule tumorali a rilasciare modelli molecolari associati al pericolo (DAMP) quando muoiono, il che aiuta il corpo a riconoscere le stesse cellule tumorali e ad attaccarle se si ripresentano.

Negli esperimenti sugli animali, il team di ricerca ha confermato che la generazione di segnali di avvertimento attraverso il nanodisco ha portato ad un aumento del numero di cellule immunitarie fino a tre volte.

Il Dr. Lee Eun Sook ha dichiarato: “A differenza dei nanomateriali convenzionali, che sono composti da un singolo elemento e svolgono solo una funzione, il materiale sviluppato in questo studio utilizza le proprietà combinate di oro e ferro per svolgere molteplici funzioni”.

Immagine: Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS)

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