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Il Blog sulla Nanotecnologia

Nanomedicina per sconfiggere Alzheimer e tumori

Le nanotecnologie e le nanoscienze applicate a medicina e salute stanno rivoluzionando il XXI secolo.

La nanomedicina rappresenta una delle più importanti applicazioni in ambito clinico della nanotecnologia. Poter lavorare alla stessa scala delle molecole organiche, e pertanto di molti processi biologici e meccanismi cellulari, sta portando alla scoperta di nuovi protocolli ed approcci terapeutici.

Per questa ragione, la nanomedicina viene ad oggi considerata la soluzione ideale per l’individuazione ed il trattamento di molte patologie. In particolare, i nanomateriali possiedono qualità e proprietà chimico-fisiche uniche, non riscontrabili a livello macroscopico. Le nanostrutture presentano, inoltre, funzioni emergenti che comportano benefici eccezionali nel momento in cui vengono applicate a dispositivi medici.

Lo studio del funzionamento biologico interno alle cellule sta consentendo a scienziati e ricercatori di ottenere informazioni utili per poter ingegnerizzare i nanomateriali ed utilizzarli sia nel campo della diagnostica medica che nelle terapie mirate.

Potenzialità della nanotecnologia in ambito medico

L’enorme potenzialità dei nanomateriali può essere impiegata in numerosi campi della medicina. Vediamo in maniera più dettagliata alcuni esempi:

  • Diabete. Sono state sviluppate delle nanoparticelle in grado di rilasciare insulina nel momento in cui i livelli di glucosio nel sangue aumentano
  • Infezioni fungine. L’applicazione topica di nanoparticelle, che possano produrre attivamente e poi rilasciare ossido nitrico, accelererebbe la guarigione delle infezioni fungine. Questo immunomodulatore ad ampio spettro, quale è l’ossido nitrico, possiede un grande potere antimicrobico, ma al momento è stato testato solo su modello murino
  • Virus. Le nanoparticelle trasportano un enzima in grado di sconfiggere i virus, impedendo che questi possano riprodursi nel circolo sanguigno
  • Tossine e radicali liberi. Le cosiddette “nanosponge” possono assorbire tossine e radicali liberi, proprio come delle spugne, ed eliminarli dal sangue
  • Glaucoma. L’oftalmologia si sta avvalendo sempre di più della chirurgia nanotecnologica, assai utile in caso di glaucoma. Questa prevede l’impianto di dispositivi valvolari in titanio, acciaio inossidabile e oro, che riducono la pressione intraoculare, responsabile della malattia. In questo modo è possibile evitare che la pressione elevata schiacci il nervo ottico, danneggiandolo irreversibilmente.
  • Secchezza oculare. Chi soffre di questa patologia cronica può andare incontro ad alterazioni dell’epitelio corneale, che difende la vista da danni esterni. È possibile ripristinare il normale volume lacrimale grazie a soluzioni nanotecnologiche contenenti nanoparticelle di liposomi. Queste consentono di veicolare le sostanze lipofile (che non sono solubili in acqua), come ad esempio le vitamine
  • Radiazioni dello spazio. La NASA ha sviluppato delle biocapsule in nanotubi di carbonio che sono in grado di proteggere gli astronauti dalle radiazioni
  • Rigenerazione dei tessuti. La nanomedicina sta cercando di sfruttare al massimo le potenzialità delle nanoparticelle anche per: rigenerare i tessuti; risolvere processi infiammatori dovuti all’impianto di un materiale estraneo nel corpo o una ferita; contrastare la crescita di un tumore

Tumori: nanotecnologie per diagnosi, prevenzione e terapie mirate

Una delle applicazioni più studiate della nanomedicina è legato all’utilizzo di nanoparticelle ingegnerizzate per il trasporto di farmaci, calore ed altre sostanze all’interno ad esempio delle cellule tumorali. Tutto questo consentirebbe una chemioterapia mirata per il rilascio di nanofarmaci esclusivamente alle cellule tumorali, senza quindi danneggiare quelle sane.

Al momento la sperimentazione per l’uomo ha ancora bisogno di tempo, ma la ricerca sta procedendo con risultati molto incoraggianti.
Un ricercatore italiano, Ennio Tasciotti, che negli USA co-dirige il “Dipartimento di Nanomedicina” dello Houston Methodist Research Institute, ha sviluppato un sistema per il rilascio di farmaci antitumorali.
Si tratta di un nanovettore multistadio che è costituito da diversi nano-oggetti; ognuno di questi è stato ottimizzato per superare una fase del percorso nell’organismo:

  • Una parte del nanovettore è ingegnerizzata in modo da poter navigare nei capillari del tumore
  • Un’altra per riuscire a superare indenne il sistema immunitario
  • Un’altra ancora per poter attraversare i vasi sanguigni
  • Un’ultima parte per rilasciare il farmaco direttamente all’interno del tumore

Un altro vantaggio dei nanomateriali riguarda la diagnostica dei tumori. Sono state sviluppate nanoparticelle che, legandosi alle cellule tumorali, rilasciano biomarker. Questo permetterebbe l’identificazione ad uno stadio davvero molto precoce della malattia, aumentando così guarigione e prospettiva di vita.

Inoltre, come abbiamo già visto in un altro articolo, le nanoparticelle di carbonio possono essere utilizzate per le loro proprietà ottiche e per la loro potenziale applicazione come agenti di imaging nella diagnostica medica.

Nanomedicina e ricerca contro l’Alzheimer

L’Alzheimer è la forma di demenza più diffusa. È stato definito diabete di tipo 3, in quanto i pazienti che ne sono affetti sviluppano una resistenza all’insulina cerebrale. Difatti, quest’ultimo rappresenta un notevole fattore di rischio per lo sviluppo dell’Alzheimer.

La malattia è caratterizzata dalla formazione di placche amiloidi, così chiamate poiché sono causate dall’accumulo di beta-amiloide, una proteina tossica.
A riguardo è stata pubblicata su “The Journal of Neuroscience” una ricerca italiana dell’Università di Milano-Bicocca e dell’Istituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri” di Milano.
La ricerca, coordinata dal Prof. Massimo Masserini, è stata svolta nell’ambito del progetto europeo NAD (Nanoparticles for Therapy and Diagnosis of Alzheimer Disease).
I ricercatori hanno ingegnerizzato dei nanoliposomi chiamati “amyposomes”, in modo che potessero oltrepassare la barriera emato-encefalica che protegge il cervello.

Con queste nanoparticelle lipidiche hanno, quindi, bersagliato e disgregato le placche amiloidi accumulate nel cervello di topi con Alzheimer. Dopo tre sole settimane di trattamento i ricercatori hanno potuto osservare un arresto nella progressione della malattia: le placche erano state rimosse e la proteina tossica smaltita tramite fegato e milza.

I risultati ottenuti sono stati osservati attraverso la PET (Tomografia a Emissione di Positroni) dagli scienziati dell’Università di Turku (Finlandia).
Per ora la sperimentazione è stata fatta solo sul modello animale, ma ben presto potrebbe diventare realtà anche per l’uomo.

Ad oggi sono molte altre le ricerche di nanomedicina in fase di studio e di sperimentazione. In futuro potrebbe essere possibile disporre di nanofarmaci che si attivino automaticamente quando il nostro organismo ne ha bisogno. Basti pensare a categorie a rischio, quali i cardiopatici, i diabetici o chi può incorrere in shock anafilattico.