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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Scienze & AmbienteEliminazione delle "sostanze chimiche per sempre" nelle schiume antincendio

Eliminazione delle “sostanze chimiche per sempre” nelle schiume antincendio

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Nei film, quando vediamo incidenti automobilistici di fuoco o aerei in fiamme sulle piste, sappiamo che non sono reali. Ma nel mondo reale, gli incendi dovuti al carburante devono essere spenti con tipi speciali di sostanze chimiche, e quelle più comunemente utilizzate sono conosciute come schiume acquose filmogene (AFFF) – uno dei tanti tipi dei famigerati prodotti chimici per sempre.

Tuttavia, le preoccupazioni ambientali e sanitarie relative agli AFFF che contengono sostanze chimiche permanenti hanno avviato sforzi diffusi per rilevarli, monitorarli ed eventualmente eliminarli. Ora, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno pubblicato nuovi materiali di riferimento per accelerare questi sforzi.

Una serie di materiali di riferimento contiene misurazioni precise delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), note come sostanze chimiche per sempre, nelle schiume antincendio.  Queste schiume, chiamate schiume acquose filmogene (AFFF), vengono utilizzate per sopprimere gli incendi di carburante.  I laboratori di analisi possono utilizzare i materiali di riferimento per misurare i PFAS nelle schiume in modo che possano essere rimossi.

Una serie di materiali di riferimento contiene misurazioni precise delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), note come sostanze chimiche per sempre, nelle schiume antincendio. Queste schiume, chiamate schiume acquose filmogene (AFFF), vengono utilizzate per sopprimere gli incendi di carburante. I laboratori di analisi possono utilizzare i materiali di riferimento per misurare i PFAS nelle schiume in modo che possano essere rimossi. Credito: J. Reiner/NIST

Ciò che rende le schiume così efficaci sono i composti chimici chiamati sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS), consentendo loro di sopprimere gli incendi di combustibili in modo molto più rapido ed efficiente rispetto ad altre alternative.

A differenza dell’acqua scaricata su una fiamma, che non funzionerebbe in uno scenario in cui un liquido infiammabile causa l’incendio, le schiume non solo si diffondono sul fuoco ma ne impediscono la riaccensione sopprimendo il flusso di ossigeno e i vapori di carburante. Gli AFFF furono introdotti per la prima volta negli anni ’40 e da allora sono stati utilizzati non solo in caso di emergenza ma anche nelle esercitazioni di addestramento dei vigili del fuoco.

A causa della loro notevole capacità di resistere al calore e ai cambiamenti chimici, i PFAS – per sempre sostanze chimiche – presenti in queste schiume si decompongono lentamente nel tempo, dando loro il nome “per sempre sostanze chimiche.” Le schiume possono facilmente fuoriuscire nell’acqua e nel suolo vicini e influenzare l’ecologia circostante, sollevando preoccupazioni perché i PFAS sono stati collegati ad effetti negativi sulla salute come alcuni tumori.

A causa di queste preoccupazioni, organizzazioni tra cui il Dipartimento della Difesa (DOD) stanno iniziando a eliminare l’uso di materiali contenenti PFAS. Sotto il Legge sull’autorizzazione della difesa nazionale del 2020il DOD dovrà interrompere l’acquisto di AFFF dai produttori entro ottobre 2023 e smetterà di utilizzarli entro ottobre 2024.

Per contribuire a questa eliminazione graduale, i ricercatori del NIST hanno collaborato con il DOD su una serie di materiali di riferimento AFFF (RM) contenenti PFAS. Durante il processo di eliminazione graduale, i vecchi AFFF saranno ancora in circolazione e gli RM aiuteranno le organizzazioni a identificare le schiume con PFAS in modo da poterle rimuovere dall’uso.

Mentre i produttori mirano a soddisfare le nuove specifiche militari affinché le loro schiume contengano meno di 1 parte per milione (ppm) di PFAS, “Ci sono ancora AFFF legacy in tutto il paese e dovranno effettuare misurazioni per mostrare se contengono PFAS ”, ha detto la chimica del NIST, Jessica Reiner. “Se contengono PFAS, dovranno essere smaltiti correttamente.”

Il NIST ha pubblicato quattro RM contenenti diverse formulazioni di PFAS nelle schiume.

“Questi quattro RM contengono molti dei diversi PFAS utilizzati negli AFFF legacy che vengono gradualmente eliminati. Gli RM sono utili per i laboratori che desiderano testarli”, ha affermato Reiner.

Gli RM aiuteranno anche i militari nell’acquisto di mezzi antincendio alternativi.

“Poiché i militari devono smettere di acquistare queste schiume, devono testare i PFAS nelle nuove schiume che acquistano. Avendo questi RM, possono misurare i PFAS. I produttori che producono nuove schiume potrebbero anche utilizzare l’RM quando hanno bisogno di testare se sono prive di PFAS”, ha affermato Reiner.

I ricercatori del NIST hanno inviato gli RM a una serie di altri laboratori per essere testati in quello che viene chiamato studio interlaboratorio. Hanno appreso che gli scienziati avevano difficoltà a misurare i PFAS sotto forma di schiuma. I ricercatori del NIST hanno poi progettato i nuovi materiali di riferimento in modo specifico in modo che ogni singola formulazione venga diluita per facilitarne l’utilizzo.

Laboratori di analisi, istituzioni accademiche e il Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti sono alcuni altri esempi di gruppi che possono utilizzare gli RM. “Ad esempio, chiunque in un gruppo di tossicologia potrebbe utilizzare questi RM per esperimenti scientifici, come somministrare dosi di composti per studiarne gli effetti sulle cellule”, ha affermato Reiner.

RM 8690 PFAS nell’AFFF I, RM 8691 PFAS nell’AFFF II, RM 8692 PFAS nell’AFFF IIIE RM 8693 PFAS nell’AFFF IV sono disponibili presso il NIST. Le organizzazioni che desiderano acquistare i materiali di riferimento possono visitare il sito Negozio NIST.

Fonte: NIST



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