I ricercatori di UC San Diego hanno sviluppato modulare nanoparticelle che può essere personalizzato per colpire entità biologiche come tumori, virus o tossine.
Le superfici delle nanoparticelle sono progettate per ospitare molecole biologiche, rendendo possibile adattare le nanoparticelle per applicazioni che vanno dalla somministrazione mirata di farmaci agli agenti biologici neutralizzanti.
Visualizzazione fluorescente su cellule vive di molecole biologiche che si legano alla superficie di membrane cellulari geneticamente modificate, che costituiscono il rivestimento delle nanoparticelle modulari. Credito immagine: laboratorio Zhang/UC San Diego Jacobs School of Engineering
Gli scienziati affermano che la bellezza della tecnologia risiede nella sua semplicità ed efficienza. I ricercatori possono utilizzare una base di nanoparticelle modulari per attaccare proteine mirate a un’entità biologica desiderata anziché creare nuove nanoparticelle per ciascuna applicazione specifica.
In passato, la creazione di nanoparticelle per diversi bersagli biologici richiedeva di passare ogni volta attraverso un processo sintetico distinto dall’inizio alla fine. Ma con questa nuova tecnica, la stessa base modulare di nanoparticelle può essere modificata per creare un insieme di nanoparticelle specializzate.
“Si tratta di una tecnologia di piattaforma plug-and-play che consente la rapida modifica di una nanoparticella biologica funzionale”, ha affermato Liangfang Zhang, un nanoingegnere dell’UC di San Diego.
Zhang e il suo team descrivono in dettaglio il loro lavoro in a Fondazione nazionale per la scienza degli Stati Uniti-articolo supportato pubblicato in Natura Nanotecnologia.
Le nanoparticelle modulari sono costituite da nuclei polimerici biodegradabili rivestiti con membrane cellulari geneticamente modificate. La chiave del progetto è una coppia di proteine sintetiche, note come SpyCatcher e SpyTag, progettate per legarsi spontaneamente ed esclusivamente tra loro. Questa coppia è comunemente usata nella ricerca biologica per combinare varie proteine. In questo studio, Zhang e il suo team hanno sfruttato la coppia per creare un sistema per attaccare facilmente le proteine alla superficie di una nanoparticella.
Ecco come funziona: SpyCatcher è incorporato nella superficie delle nanoparticelle, mentre SpyTag è legato chimicamente a una proteina, ad esempio quella che prende di mira tumori o virus. Quando le proteine collegate a SpyTag incontrano le nanoparticelle decorate con SpyCatcher, si legano tra loro, consentendo alle proteine di interesse di attaccarsi alle superfici delle nanoparticelle.
Ad esempio, per colpire i tumori, SpyTag può essere collegato a una proteina progettata per individuare le cellule tumorali. La proteina collegata a SpyTag viene quindi attaccata alla nanoparticella. Se il bersaglio si sposta su un virus specifico, il processo è simile: collega SpyTag a una proteina che prende di mira il virus e attaccala alla superficie della nanoparticella.
“Si tratta di un approccio semplificato e diretto alla funzionalizzazione delle nanoparticelle per qualsiasi applicazione biologica”, ha affermato Zhang. I ricercatori stanno cercando di migliorare ulteriormente la piattaforma modulare di nanoparticelle per la somministrazione mirata di farmaci.
Fonte: NSF
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