I ricercatori hanno sviluppato nanoparticelle in grado di penetrare nella retina neurale e fornire mRNA alle cellule dei fotorecettori il cui corretto funzionamento rende possibile la visione.

Gli scienziati dell’Oregon State University College of Pharmacy hanno dimostrato in modelli animali la possibilità di utilizzare nanoparticelle lipidiche e RNA messaggero, la tecnologia alla base dei vaccini COVID-19, per trattare la cecità associata a una rara condizione genetica.

Lo studio è stato pubblicato oggi (11 gennaio 2023) sulla rivista I progressi della scienza. È stato guidato dal professore associato di scienze farmaceutiche dell’OSU Gaurav Sahay, dallo studente di dottorato dell’Oregon State Marco Herrera-Barrera e dall’assistente professore di oftalmologia dell’Oregon Health & Science University Renee Ryals.

Gli scienziati hanno superato quella che era stata la principale limitazione dell’utilizzo di nanoparticelle lipidiche, o LNP, per trasportare materiale genetico ai fini della terapia della vista, facendole raggiungere la parte posteriore dell’occhio, dove si trova la retina.

I lipidi sono acidi grassi e composti organici simili tra cui molti oli e cere naturali. Le nanoparticelle sono minuscoli pezzi di materiale di dimensioni variabili da uno a 100 miliardesimi di metro. L’RNA messaggero fornisce istruzioni alle cellule per produrre una particolare proteina.

Con i vaccini contro il coronavirus, l’mRNA trasportato dagli LNP istruisce le cellule a creare un pezzo innocuo della proteina spike del virus, che innesca una risposta immunitaria dal corpo. Come terapia per la compromissione della vista derivante dalla degenerazione retinica ereditaria, o IRD, l’mRNA istruirebbe le cellule dei fotorecettori – difettose a causa di una mutazione genetica – a produrre le proteine ​​necessarie per la vista.

L’IRD comprende un gruppo di disturbi di varia gravità e prevalenza che colpiscono una persona su poche migliaia in tutto il mondo.

Gli scienziati hanno dimostrato, in una ricerca che ha coinvolto topi e primati non umani, che gli LNP dotati di peptidi erano in grado di passare attraverso le barriere negli occhi e raggiungere la retina neurale, dove la luce viene trasformata in segnali elettrici che il cervello converte in immagini.

“Abbiamo identificato un nuovo set di peptidi che possono raggiungere la parte posteriore dell’occhio”, ha detto Sahay. “Abbiamo usato questi peptidi per agire come codici postali per consegnare nanoparticelle che trasportano materiali genetici all’indirizzo previsto all’interno dell’occhio”.

“I peptidi che abbiamo scoperto possono essere usati come ligandi mirati direttamente coniugati a RNA silenzianti, piccole molecole per terapie o come sonde di imaging”, ha aggiunto Herrera-Barrera.

Sahay e Ryals hanno ricevuto una sovvenzione di 3,2 milioni di dollari dal National Eye Institute per continuare a studiare la promessa delle nanoparticelle lipidiche nel trattamento della cecità ereditaria. Condurranno la ricerca sull’uso degli LNP per fornire uno strumento di editing genetico che potrebbe eliminare i geni cattivi nelle cellule dei fotorecettori e sostituirli con geni correttamente funzionanti.

La ricerca mira a sviluppare soluzioni per le limitazioni associate all’attuale principale mezzo di consegna per l’editing genetico: un tipo di virus noto come virus adeno-associato o AAV.

“L’AAV ha una capacità di confezionamento limitata rispetto agli LNP e può provocare una risposta del sistema immunitario”, ha affermato Sahay. “Inoltre, non funziona in modo fantastico nel continuare a esprimere gli enzimi che lo strumento di modifica utilizza come forbici molecolari per eseguire tagli nel DNA da modificare. Speriamo di utilizzare ciò che abbiamo appreso finora sugli LNP per sviluppare un sistema di consegna dell’editor di geni migliorato”.

Riferimento: “Le nanoparticelle lipidiche guidate da peptidi forniscono mRNA alla retina neurale di roditori e primati non umani” 11 gennaio 2023, I progressi della scienza.
DOI: 10.1126/sciadv.add4623

Lo studio LNP guidato dai peptidi è stato finanziato dal National Institutes of Health. Hanno partecipato alla ricerca per l’Oregon State anche i docenti del College of Pharmacy Oleh Taratula e Conroy Sun, i ricercatori post-dottorato Milan Gautam e Mohit Gupta, gli studenti di dottorato Antony Jozic e Madeleine Landry, l’assistente di ricerca Chris Acosta e lo studente universitario Nick Jacomino, uno studente di bioingegneria al College di Ingegneria che si è laureata nel 2020.

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Combustibili puliti e sostenibili prodotti “dal nulla” e rifiuti di plastica — ScienceDaily

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I ricercatori hanno dimostrato come l’anidride carbonica può essere catturata dai processi industriali – o anche direttamente dall’aria – e trasformata in combustibili puliti e sostenibili utilizzando solo l’energia del sole.

I ricercatori, dell’Università di Cambridge, hanno sviluppato un reattore a energia solare che converte la CO catturata2 e rifiuti di plastica in combustibili sostenibili e altri preziosi prodotti chimici. Nei test, CO2 è stato convertito in syngas, un elemento fondamentale per i combustibili liquidi sostenibili, e le bottiglie di plastica sono state convertite in acido glicolico, ampiamente utilizzato nell’industria cosmetica.

Tuttavia, a differenza dei precedenti test della loro tecnologia sui combustibili solari, il team ha preso la CO2 da fonti del mondo reale, come scarichi industriali o l’aria stessa. I ricercatori sono stati in grado di catturare e concentrare la CO2 e convertirlo in carburante sostenibile.

Sebbene siano necessari miglioramenti prima che questa tecnologia possa essere utilizzata su scala industriale, i risultati, riportati nella rivista Joulerappresentano un altro passo importante verso la produzione di combustibili puliti per alimentare l’economia, senza la necessità di un’estrazione di petrolio e gas distruttiva per l’ambiente.

Per diversi anni, il gruppo di ricerca del professor Erwin Reisner, con sede presso il Dipartimento di Chimica Yusuf Hamied, ha sviluppato combustibili sostenibili a zero emissioni di carbonio ispirati alla fotosintesi, il processo mediante il quale le piante convertono la luce solare in cibo, utilizzando foglie artificiali. Queste foglie artificiali convertono CO2 e l’acqua nei carburanti utilizzando solo l’energia del sole.

Ad oggi, i loro esperimenti a energia solare hanno utilizzato CO pura e concentrata2 da una bombola, ma affinché la tecnologia sia di utilità pratica, deve essere in grado di catturare attivamente la CO2 da processi industriali, o direttamente dall’aria. Tuttavia, poiché CO2 è solo uno dei tanti tipi di molecole nell’aria che respiriamo, rendendo questa tecnologia sufficientemente selettiva da convertire la CO altamente diluita2 è una grande sfida tecnica.

“Non siamo interessati solo alla decarbonizzazione, ma alla defossilizzazione: dobbiamo eliminare completamente i combustibili fossili per creare un’economia veramente circolare”, ha affermato Reisner. “A medio termine, questa tecnologia potrebbe aiutare a ridurre le emissioni di carbonio catturandole dall’industria e trasformandole in qualcosa di utile, ma alla fine, dobbiamo eliminare completamente i combustibili fossili dall’equazione e catturare la CO2 dall’aria».

I ricercatori si sono ispirati alla cattura e allo stoccaggio del carbonio (CCS), dove la CO2 viene catturato e quindi pompato e immagazzinato sottoterra.

“La CCS è una tecnologia popolare nell’industria dei combustibili fossili come un modo per ridurre le emissioni di carbonio mentre si continua l’esplorazione di petrolio e gas”, ha affermato Reisner. “Ma se invece della cattura e dello stoccaggio del carbonio, avessimo la cattura e l’utilizzo del carbonio, potremmo ricavare qualcosa di utile dalla CO2 invece di seppellirlo sottoterra, con conseguenze a lungo termine sconosciute, ed eliminare l’uso di combustibili fossili”.

I ricercatori hanno adattato la loro tecnologia a energia solare in modo che funzioni con i gas di scarico o direttamente dall’aria, convertendo la CO22 e la plastica in carburante e prodotti chimici utilizzando solo l’energia del sole.

Facendo gorgogliare aria attraverso il sistema contenente una soluzione alcalina, la CO2 viene intrappolato selettivamente e gli altri gas presenti nell’aria, come l’azoto e l’ossigeno, fuoriescono in modo innocuo. Questo processo di gorgogliamento consente ai ricercatori di concentrare la CO2 dall’aria in soluzione, facilitando il lavoro.

Il sistema integrato contiene un fotocatodo e un anodo. Il sistema ha due scomparti: da un lato viene catturata la CO2 soluzione che viene convertita in syngas, un semplice combustibile. Dall’altro la plastica viene convertita in sostanze chimiche utili utilizzando solo la luce solare.

“Il componente in plastica è un trucco importante per questo sistema”, ha affermato il co-primo autore Dr Motiar Rahaman. “Catturare e utilizzare CO2 dall’aria rende la chimica più difficile. Ma, se aggiungiamo rifiuti di plastica al sistema, la plastica dona elettroni alla CO2. La plastica si scompone in acido glicolico, ampiamente utilizzato nell’industria cosmetica, e CO2 viene convertito in syngas, che è un semplice combustibile.”

“Questo sistema a energia solare prende due prodotti di scarto nocivi – plastica e emissioni di carbonio – e li converte in qualcosa di veramente utile”, ha detto il co-primo autore Dr Sayan Kar.

“Invece di immagazzinare CO2 sottoterra, come nella CCS, possiamo catturarlo dall’aria e ricavarne combustibile pulito”, ha affermato Rahaman. “In questo modo, possiamo escludere l’industria dei combustibili fossili dal processo di produzione del combustibile, che si spera possa aiutarci a evitare il clima distruzione.”

“Il fatto che possiamo effettivamente prendere CO2 dall’aria e ricavarne qualcosa di utile è speciale”, ha detto Kar. “È soddisfacente vedere che possiamo effettivamente farlo usando solo la luce solare”.

Gli scienziati stanno attualmente lavorando su un dispositivo dimostrativo da banco con maggiore efficienza e praticità per evidenziare i vantaggi dell’unione della cattura diretta dell’aria con l’utilizzo di CO2 come percorso verso un futuro a zero emissioni di carbonio.



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