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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Un nuovo studio evidenzia la fattibilità e l’ottimizzazione della produzione di energia basata sull’ammoniaca per la neutralità del carbonio

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L’ammoniaca sta emergendo come una fonte energetica promettente per raggiungere la neutralità del carbonio grazie alla sua natura intrinsecamente priva di carbonio. Uno studio recente, condotto dal professor Hankwon Lim della School of Energy and Chemical Engineering e della Graduate School of Carbon Neutrality dell’UNIST, ha valutato la fattibilità della produzione di energia basata sull’ammoniaca attraverso analisi tecnico-economiche e dell’impronta di carbonio. La ricerca si concentra su un sistema integrato che combina la decomposizione dell’ammoniaca e le celle a combustibile ad acido fosforico.

Lo studio, condotto utilizzando un simulatore di processo commerciale, svela risultati significativi riguardo all’efficienza e alla fattibilità economica dell’utilizzo dell’ammoniaca nei sistemi di generazione di energia. I risultati indicano un impressionante tasso di efficienza energetica pari al 46,7% nell’ambito del processo di generazione di energia progettato.

Attraverso un’analisi economica completa, il gruppo di ricerca ha identificato un limite superiore per il prezzo dell’ammoniaca a 421,3 $ tNH3-1 che consente prezzi competitivi rispetto alle tariffe elettriche industriali, un fattore cruciale nel determinare la competitività del mercato.

Per ottimizzare ulteriormente le importazioni di ammoniaca nella Repubblica di Corea (KOR), sono stati stabiliti cinque scenari distinti basati sui dati storici dei primi dieci paesi esportatori. Utilizzando il metodo Monte Carlo per i costi di produzione dell’ammoniaca e le emissioni di anidride carbonica in ciascuna nazione, i ricercatori hanno ottimizzato le quantità di importazione riducendo al minimo le emissioni complessive.

I risultati dimostrano che se si fa affidamento esclusivamente sulle importazioni di ammoniaca a base di carbonio, l’intensità di carbonio varia tra 0,707-0,736 kgCO2-eq kWh−1, superando il valore medio di KOR su un periodo di 20 anni. Tuttavia, il raggiungimento di un rapporto superiore al 78% di ammoniaca a zero emissioni di carbonio (scenario 4) può rendere più favorevoli sia gli aspetti ambientali che quelli economici.

Secondo il gruppo di ricerca, i risultati forniscono preziose informazioni sull’ottimizzazione delle esportazioni di ammoniaca e sulla riduzione dell’intensità di carbonio. Adottando un approccio olistico che comprenda tutte le fasi della catena di approvvigionamento, è possibile compiere progressi significativi verso soluzioni energetiche sostenibili.

“Il nostro studio fa luce sull’immenso potenziale dell’ammoniaca come fonte di energia”, ha affermato il professor Lim. “Abbiamo analizzato i costi e le emissioni di gas serra considerando diversi metodi commercializzati per produrre ammoniaca. Sebbene le fonti di energia rinnovabile non facessero parte di questo particolare studio, i nostri risultati offrono spunti cruciali per migliorare le esportazioni di ammoniaca e promuovere la sostenibilità”.

I risultati dello studio sono stati pubblicati prima della loro pubblicazione ufficiale nella versione online di Chem. L’Ing. J. il 13 maggio 2023. Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione nazionale di ricerca coreana (NRF), dal Centro di ricerca e dimostrazione sulla neutralità del carbonio dell’UNIST, dal Ministero del commercio, dell’industria e dell’energia e della Corea (MOTIE) e dalla Corea Istituto di valutazione della tecnologia industriale (KEIT). Si prevede che i loro risultati contribuiranno a far progredire la comprensione e l’utilizzo dell’ammoniaca come opzione praticabile per i sistemi di generazione di energia decentralizzati.



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