Nanotecnologia e Nanomedicina

Nel 1959, il Premio Nobel Richard Feynman fu il primo ad utilizzare il termine “nanotecnologia”, definendola come una nuova scienza che si occupa di strutture di dimensioni inferiori a 100 nm.

Fino a pochi anni fa le nanoparticelle venivano studiate per le loro proprietà fisiche e chimiche (Murray et al 2000), oggi sono già ampiamente utilizzate e commercializzate (Mazzola 2003).

Questa tecnologia sta avendo, ed avrà ancora di più un profondo impatto sulla pratica medica tanto che è stato recentemente introdotto il concetto di “nanomedicina”, definita come quella branca della medicina che si occupa dell’applicazione medica delle nanotecnologie.

E’ sempre più alto, infatti, l’interesse nel trattare molte malattie sociali, come la trombosi cardiovascolare, il cancro, malattie metaboliche e degenerative, infezioni virali o batteriche con nano-microparticelle in grado di caricare il farmaco specifico. A tale proposito, la struttura chimica e le dimensioni di queste nano-microparticelle permetteranno la somministrazione endovenosa e il mantenimento in circolo di un livello adeguato di farmaco (Jain 2008). Questo permetterà una maggiore efficienza di veicolazione del farmaco all’organo o al tessuto bersaglio senza colpire organi o tessuti sani (Brayden 2003).

Questo tipo di medicina ha come obiettivo il ripristino dei meccanismi fisiologici, e per questo scopo è fondamentale la ricerca di biomateriali “intelligenti” come le molecole bioattive, capaci di raggiungere selettivamente le cellule e ripristinare funzioni biologiche come il differenziamento, i processi di crescita o la bioadesione (Paull et al 2003).

I Nanomateriali in Nanotecnologia e Nanomedicina

Ultimamente si è avuto un aumento di produzione di nanomateriali molto diversi tra loro. A seconda della loro diversa composizione e applicazione i nanomateriali attualmente esistenti vengono classificati in base al loro utilizzo in:

• Nanoparticelle per il drug delivery (Koo et al 2005).
• Nanoparticelle per la diagnostica per immagini (Hughes 2005).

Questi nanocarrier possiedono peculiari caratteristiche, in primo luogo, quando il farmaco o l’agente di contrasto è associato al nanomateriale il volume di distribuzione del farmaco si riduce (Drummond et al 1999), aumenta la farmacocinetica e la biodistribuzione, da ciò risulta un aumento dell’efficienza (Moghimi et al 2003), la tossicità diminuisce in quanto il complesso si accumula nell’organo o tessuto bersaglio e la sua concentrazione in circolo si abbassa notevolmente.

La maggior parte di queste nanoparticelle è indirizzata (targeting) a siti specifici (Au et al 2001) pertanto, il “targeting” riduce la clearance, aumenta l’indice terapeutico e abbassa la dose minima richiesta per garantire l’efficacia (Fetterly et al 2003).

Questi nanocarriers sono in grado di aumentare la solubilizzazione di composti idrofobici, rendendoli adatti a somministrazioni parentali (Zhang et al 2005), ed infine, molti agenti terapeutici poco stabili come peptidi e nucleotidi una volta legati al nanocarrier mostrano un aumento di stabilità ( Koo et al 2005).

Inoltre, nanomateriali cationici sono in grado di complessare il DNA o oligonucleotidi permettendo lo sviluppo di vettori non-virali per le terapie geniche (Koo et al 2005).

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Estratto dalla mia tesi di laurea specialistica “DETERMINAZIONE IN VITRO DELLA CITOTOSSICITA’ DI NUOVI NANOMATERIALI”. Pubblicata su NANOMEDICINE  (2012: 7:3) – Development of a multilevel approach for the evaluation of nanomaterials’ toxicity. Luca Galluzzi, Laura Chiarantini, Elena Pantucci, Rosa Curci, Jacqueline Merikhi, Helga Hummel, Peter K Bachmann, Elisabetta Manuali, Giovanni Pezzotti & Mauro Magnani.

 

Referenze Bibliografiche

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• Brayden DJ. Controlled release technologies for drug delivery. Drug Discov Today 2003;8:976-8.
• Drummond DC, Meyer O, Hong K, Kirpotin DB, Papahadjopoulos D. Optimizing liposomes for delivery of chemotherapeutic agents to solid tumors. Pharmacol Rev 1999;51:691-743.
• Murray CB, Kagan CR, Bawendi MG. Synthesis and characterisation of monodisperse nanocrystals and close-packed nanocrystal assemblies. Annu Rev Mater Sci. 2000;30:545-610.
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• Moghimi SM, Szebeni J. Stealth. Liposomes and long circulating nanoparticles: critical issues in pharmacokinetics, opsonization and protein-binding properties. Prog Lipid Res 2003;42:463-78.
• Koo OM, Rubinstein I, Onyuksel H. Camptothecin in sterically stabilized phospholipid micelles: a novel nanomedicine. Nanomedicine 2005;1:77-84.
• Koo OM, Rubinstein I, Onyuksel H. Role of nanotechnology in targeted drug delivery and imaging: a concise review. Nanomedicne 2005;1:193-212.
• Fetterly GJ, Straubinger RM. Pharmacokinetics of paclitaxelcontaining liposomes in rats. AAPS Pharm Sci 2003;5:32.
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• Paull R, Wolfe J, Hebert P. Investing in nanotechnology. Nat Biotechnol. 2003; 21:1144-7.
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