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Premio Nazionale per ricercatori under 35

 

Scienze chimiche e tecnologie dei materiali

Istituto di scienza e tecnologia dei materiali ceramici (ISTEC) – CNR Faenza (RA)

Motivazione

Per le ricerche inerenti lo sviluppo di nanosistemi bioriassorbibili in grado di rilasciare l’agente terapeutico in maniera controllata e selettiva nei distretti tumorali.

MICHELE IAFISCO

 

Ambito dell'attività di ricerca proposta: La nanomedicina può rappresentare una vera e propria rivoluzione per l’oncologia soprattutto grazie allo sviluppo di nanosistemi bioriassorbibili in grado di rilasciare l’agente terapeutico in maniera controllata e selettiva nei distretti tumorali
Descrizione:
La nanotecnologia, ossia il controllo e la manipolazione della materia su scala nanometrica, è impiegata ormai in moltissimi campi, dalla fisica alla chimica, dalla biologia alla medicina. Probabilmente negli ultimi anni i risultati più interessanti sono stati raggiunti nel campo bio-medicale tanto che è diventato di uso comune parlare di “nanomedicina”. In oncologia le nanoparticelle (NP) sono strumenti promettenti per il “drug delivery” ovvero lo sviluppo di sistemi alternativi di distribuzione dei farmaci nell’organismo. Attraverso l’uso di questi vettori l’agente terapeutico potrebbe essere circoscritto a una determinata tipologia di cellule tumorali, migliorandone l’efficacia e riducendone la tossicità. Grazie alle peculiari proprietà dettate dalle loro dimensioni, le NP iniettate nell’organismo hanno la capacità i) di circolare in maniera prolungata nel flusso sanguigno, ii) di evitare la cattura da parte dei macrofagi e iii) di accumularsi nei siti tumorali tramite “targeting passivo” mediato dall'effetto di aumentata permeazione e ritenzione a livello dell’endotelio del distretto tumorale. Benché a questo scopo siano stati proposti differenti tipi di NP (metalliche, polimeriche, inorganiche, ibride, etc.) e alcuni di essi siano stati approvati per l’uso clinico, non sempre si sono ottenuti buoni risultati soprattutto a causa della loro scarsa biodegradabilità e della tossicità dei loro prodotti di degradazione. Per ovviare a questi problemi mi sono occupato della preparazione di NP a base di calcio fosfato (idrossiapatite). In particolare mi sono focalizzato sulla sintesi, caratterizzazione e funzionalizzazione di NP di apatite (Ap) in grado di mimare le proprietà chimico-fisiche e la reattività superficiale dei nanocristalli di Ap di originale naturale presenti nei tessuti duri dei vertebrati (ossa e denti). La preparazione di NP analoghe a quelle già presenti all’interno del corpo umano (in termini di composizione chimica, struttura e morfologia) è un approccio estremamente vantaggioso per mettere a punto nanosistemi che presentano proprietà quali: biodegradabilità, biocompatibilità, tossicità nulla e nel caso dell’Ap ottime proprietà di conservazione e dissoluzione dipendente dal pH (questa caratteristica è stata usata per rilasciare selettivamente l'agente terapeutico dopo l’internalizzazione cellulare). In più l’Ap ha la proprietà di legare un’elevata gamma di molecole e agenti terapeutici. Durante la mia attività di ricerca ho sviluppato anche NP multifunzionali a base di Ap, in cui oltre alla capacità di rilasciare in maniera controllata l'agente terapeutico, si sono aggiunte nuove funzionalità come quella di "targeting attivo”, ossia la proprietà di riconoscere molecole espresse preferenzialmente sulle cellule bersaglio, in modo far aumentare la quantità di farmaco rilasciato in queste cellule e discriminarne l’azione alle sole cellule cancerose. Un passo in avanti è stato quello di aver conferito a queste NP proprietà magnetiche attraverso l’inserimento di ioni di Fe all’interno della loro struttura. Queste NP magnetiche sono state funzionalizzate con agenti terapeutici e si sta studiando la possibilità di guidarle verso gli organi bersaglio tramite bassi campi magnetici esterni e di essere usate allo stesso tempo come mezzo di contrasto per l’imaging mediante risonanza magnetica. Tali NP possiedono inoltre proprietà d’ipertermia che può essere utilizzata per aumentarne l’attività citotossica sulle cellule tumorali.

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