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Nanoparticelle travestite da cellule del sangue combattono l'infezione batterica
Una nanoparticella avvolta in una membrana di globuli rossi può rimuovere le tossine dal corpo e potrebbe essere utilizzata per combattere le infezioni batteriche, secondo una ricerca pubblicata oggi su Nanotecnologia della natura .
Travestimento intelligente: Questa immagine al microscopio elettronico a trasmissione mostra un nucleo di nanoparticelle polimeriche avvolto in una vera membrana di globuli rossi.
I risultati dimostrano che le nanoparticelle potrebbero essere utilizzate per neutralizzare le tossine prodotte da molti batteri, inclusi alcuni resistenti agli antibiotici, e potrebbero contrastare la tossicità del veleno di un attacco di serpente o scorpione, afferma Liangfang Zhang , professore di nanoingegneria all'Università della California, San Diego. Zhang ha guidato la ricerca.
Le nanospugne agiscono prendendo di mira le cosiddette tossine che formano i pori, che uccidono le cellule praticando dei buchi. Una delle classi più comuni di tossine proteiche in natura, le tossine che formano i pori sono secrete da molti tipi di batteri, tra cui Staphylococcus aureus , di cui ceppi resistenti agli antibiotici, chiamati MRSA, sono endemici negli ospedali di tutto il mondo e causano decine di migliaia di morti ogni anno. Sono presenti anche in molti tipi di veleno animale.
Esiste una gamma di terapie esistenti progettate per colpire la struttura molecolare delle tossine che formano i pori e disabilitare le loro funzioni di uccisione delle cellule. Ma devono essere personalizzati per diverse malattie e condizioni, e ci sono oltre 80 famiglie di queste proteine dannose, ognuna con una struttura diversa. Usando la nuova terapia con nanospugne, dice Zhang, possiamo neutralizzarli tutti, indipendentemente dalla loro struttura molecolare.
È un involucro: Questa illustrazione mostra come il nucleo polimerico solido della nanospugna (verde) è circondato da una membrana di globuli rossi (rosso). Le strutture blu rappresentano le tossine assorbite.
Zhang e i suoi colleghi hanno avvolto vere membrane di globuli rossi attorno a nanoparticelle polimeriche biocompatibili. Un singolo globulo rosso fornisce materiale di membrana sufficiente per produrre oltre 3.000 nanospugne, ciascuna di circa 85 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro) di diametro. Poiché i globuli rossi sono un obiettivo primario delle tossine che formano i pori, le nanospugne agiscono come esche una volta nel flusso sanguigno, assorbendo le proteine dannose e neutralizzando la loro tossicità. E poiché sono così piccole, le nanospugne supereranno di gran lunga i veri globuli rossi nel sistema, afferma Zhang. Ciò significa che hanno una possibilità molto più alta di interagire e assorbire le tossine, e quindi possono deviare le tossine dai loro bersagli naturali.
Nei test sugli animali, i ricercatori hanno dimostrato che la nuova terapia ha notevolmente aumentato il tasso di sopravvivenza dei topi a cui è stata somministrata una dose letale di una delle più potenti tossine che formano i pori. Le biopsie del fegato diversi giorni dopo l'iniezione non hanno rivelato danni, indicando che le nanospugne, insieme alle tossine sequestrate, sono state digerite in modo sicuro dopo essersi accumulate nel fegato.
Se il farmaco può ottenere l'approvazione normativa, afferma Zhang, la principale applicazione sarebbe il trattamento delle infezioni batteriche, in particolare quelle che coinvolgono batteri resistenti agli antibiotici. La neutralizzazione delle tossine prodotte dai batteri non solo protegge il corpo, ma può anche indebolire i batteri contro il sistema immunitario, poiché i batteri non possono più fare affidamento sulle tossine per la protezione, afferma Zhang. Questa è una delle idee alla base di un approccio relativamente nuovo al trattamento delle infezioni batteriche resistenti agli antibiotici, chiamato terapia antivirulenta .
Zhang afferma che il suo gruppo spera di proseguire presto gli studi clinici sulla terapia con nanospugne ed è ottimista sulle sue prospettive. Il polimero che costituisce il suo nucleo è già approvato dalla FDA e la membrana dei globuli rossi è sicura poiché viene prelevata dal corpo, afferma. Rispetto ad altri tipi di farmaci, afferma Zhang, immagino molti meno ostacoli per gli studi clinici e l'approvazione.