Materiali di cattura dei farmaci stampati in 3D basati su rivestimenti di DNA genomico
I “CHEMOFILTERS” RIVESTITI DI DNA STAMPATI IN 3D SBLOCCANO UNA TERAPIA ANTITUMORALE MIRATA
Gli scienziati del California Institute of Technology e dell’UC San Francisco hanno sviluppato strutture stampate in 3D caricate di DNA che sono in grado di dirigere i farmaci chemioterapici verso gli organi colpiti e lontano dai tessuti sani.
Soprannominati “ChemoFilters”, i nuovi dispositivi dei ricercatori possono essere iniettati nei pazienti durante la chemioterapia intra-arteriosa, per drenare gli organi colpiti e impedire agli agenti tossici di entrare nel loro flusso sanguigno. Grazie ai loro rivestimenti di DNA genomico, il team afferma che i ChemoFilter sono in grado di catturare la doxorubicina con elevata efficacia e di proteggere i pazienti dagli effetti collaterali della tossicità fuori bersaglio.
Rivestendo i loro dispositivi con DNA genomico, il team è stato in grado di conferire loro qualità di assorbimento dei farmaci. Immagine tramite il giornale Applied Materials and Interfaces.
Innovazione nella filtrazione della chemioterapia
Secondo uno studio dell’American Cancer Society , i decessi per cancro dovrebbero superare i 16 milioni entro il 2040, una statistica che mette in dubbio l’efficacia dei trattamenti attuali. Sebbene la chemioterapia sia diventata un potente strumento nella lotta contro la malattia, il suo successo rimane limitato dalla “tossicità sistemica”, un fenomeno in cui i farmaci non assorbiti dalle cellule tumorali uccidono invece quelle sane, spesso causando danni agli organi.
A peggiorare le cose, molti farmaci chemioterapici dimostrano una maggiore efficacia a dosi più elevate, costringendo i medici a scegliere tra massimizzare la soppressione del tumore ed evitare danni ai tessuti circostanti. Laddove sono stati sviluppati trattamenti più mirati, sono stati anche accompagnati da lunghi tempi di ricerca e sviluppo e da altri effetti collaterali debilitanti, che possono rendere il trattamento sgradevole per i pazienti.
Per aggirare questo problema, gli scienziati della UC San Francisco hanno creato per la prima volta ChemoFilters nel 2014, che erano rivestiti di DNA esterno in modo che i farmaci chemioterapici li attaccassero piuttosto che le cellule sane, ma nonostante i tentativi di ripetere il progetto iniziale del team, i di materiali che legano i farmaci hanno impedito la produzione di dispositivi aggiornati.
Più recentemente, tuttavia, i ricercatori della vicina Università della California, Berkeley, hanno scoperto che i copolimeri stampati in 3D solfonati hanno un eccellente potenziale di cattura dei farmaci. Prendendo ispirazione dal successo dei loro compatrioti, il team di Caltech e UC San Francisco propone ora che il rivestimento di poliacrilati con DNA potrebbe renderli ancora più efficaci per le applicazioni di cattura dei farmaci in vitro.
Il team ha scoperto che le interazioni elettrostatiche sono il mezzo più efficace per ottenere il legame del DNA. Immagine tramite il giornale Applied Materials and Interfaces.
“ChemoFilters” caricati a DNA
Per cominciare, gli scienziati hanno utilizzato una stampante 3D Autodesk Ember DLP e resina PR48 per produrre un set di reticoli cubici da 12 mm (L) x 2,5 mm (A). Ogni dispositivo presentava unità interne 16 x 16 x 3 con aperture di ∼500 μm, che le rendevano sufficientemente grandi da consentire il flusso delle celle e la loro struttura complessiva sufficientemente piccola per l’impiego in vitro.
Una volta pronti, il team ha rivestito le parti con DNA genomico utilizzando due tecniche diverse. Nel primo metodo, i reticoli non trattati sono stati immersi in una soluzione acida di DNA, mentre il secondo ha visto i ricercatori combinare interazioni elettrostatiche e reticolazione UVC per legare genomi con carica negativa ai loro dispositivi.
Prima ancora che gli scienziati iniziassero i test, potevano dire che il primo ha portato i filamenti di DNA ad aggregarsi in masse fibrose invece di rivestire le superfici reticolari, risultando in un minor numero di strati. Per massimizzare le prestazioni di assorbimento del farmaco dei loro dispositivi e prevenire potenziali “fughe” di DNA, il team li ha quindi immersi in PBS prima del test, durante il quale li ha esposti alla doxorubicina in condizioni in vitro.
Rispetto ai reticoli ordinari, i nuovi dispositivi dei ricercatori si sono dimostrati in grado di catturare quasi il doppio della quantità di farmaci antitumorali, lisciviando su 100 pg di DNA genomico per mm 2 di materiale ogni 30 minuti, portando il team a concludere che rappresentano “un passo significativo verso la traduzione di questi dispositivi in applicazioni cliniche”.
“La riduzione della tossicità fuori bersaglio nella chemioterapia da un approccio basato su dispositivi ha implicazioni immense e ha il potenziale per migliorare il modo in cui gestiamo il cancro”, ha concluso il team nel loro articolo. “Più in generale, speriamo che questo concetto di cattura dei farmaci possa essere esteso per affrontare altri problemi in medicina che devono fare i conti con tossicità fuori bersaglio”.
i infiammazione orale causata dalla radioterapia, consentendo ai pazienti di mangiare più comodamente.
I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Materiali di cattura dei farmaci stampati in 3D basati su rivestimenti di DNA genomico “, che è stato co-autore di Daryl W Yee, Steven W Hetts e Julia R Greer.
