Ce este o nanoparticulă și ce exemple există? Nanotehnologia în diagnosticul cancerului

Despre nanotehnologie, în primul nostru articol am prezentat definiția și aplicațiile nanotehnologiei și am făcut o introducere în nanotehnologia din oncologie. Nanotehnologia este o ramură nouă a științei care utilizează particule cu dimensiuni de 1 – 100 nanometri (nanoparticule) și are domenii largi de aplicare, precum medicina, biomedicina, fizica, chimia, electronica și producția de energie.

În medicină, nanotehnologia și nanoparticulele (NT) sunt utilizate pentru analize mai sensibile, ca un fel de markeri biologici (biomarkeri), pentru imagistică moleculară în domenii radiologice precum rezonanța magnetică, ecografia și tomografia computerizată, pentru sisteme de dezvoltare a medicamentelor, tratamente țintite și dezvoltarea vaccinurilor. NT pot fi legate de molecule biologice cu etichete de adresare, capabile de deplasare țintită, pentru a fi direcționate către anumite regiuni ale corpului sau chiar către anumite organite intracelulare. Pot fi chiar programate să urmărească mișcările diverselor proteine sau molecule de ARN în celulele vii. Aceste etichete de adresare sunt anticorpi monoclonali, molecule mici sau peptide. Acești agenți țintiți sunt legați ideal de NT prin legături covalente (legături chimice caracterizate prin partajarea unuia sau mai multor electroni între doi atomi). Prin metode speciale, NT pot fi introduse în globulele roșii, putând astfel să se ascundă de sistemul imunitar.

Platforme de nanoparticule

NT pot fi produse din numeroase substanțe anorganice și organice de diverse tipuri. Anorganic înseamnă neorganic. În biologie, sunt compuși precum apa, mineralele, acizii, bazele și sărurile, prezenți în structura organismelor, dar care nu sunt vii sau nu au fost produși de un organism. Sunt luați gata formați din natură, iar producerea substanțelor anorganice nu este posibilă. Cuvântul organic are astăzi sensuri diferite. Sensul său principal este folosit pentru a descrie ceva care face parte dintr-un organism viu sau provine din acesta.

Cele mai cunoscute NT anorganice sunt cele de oxid de fier. Datorită proprietăților specifice, NT anorganice sunt folosite frecvent în proceduri diagnostice.

NT organice sunt formulate adesea cu substanțe biocompatibile precum lipide, micele polimerice (sisteme de transport al medicamentelor care au efect de solubilizare a substanțelor slab solubile), acizi nucleici și peptide. Datorită biocompatibilității, NT organice sunt utilizate în principal în aplicații terapeutice. O micelă polimerică este alcătuită de obicei dintr-o suprafață hidrofilă și un nucleu hidrofob. O astfel de formă a unui medicament chimioterapic cu substanța activă Paclitaxel, utilizat de la începutul anilor 1970, a primit aprobarea pentru tratamentul cancerului în 2005, iar medicamentul numit nab-Paclitaxel a contribuit favorabil la tratamentul cancerului de sân, pulmonar și pancreatic.

NT pot fi acoperite cu polimeri cu lanț lung, numiți și polimeri sensibili la stimuli sau polimeri inteligenți, care răspund la diverși stimuli din mediu prin umflare sau contracție. Acești polimeri sunt încărcați cu medicamente anticancer, iar la suprafața lor sunt legați liganzi specifici celulelor canceroase (un atom, ion sau moleculă care se leagă de un metal central) pentru a asigura țintirea țesutului dorit. Când particulele ajung la țesutul țintit, creșterea temperaturii din țesut printr-un câmp magnetic aplicat din exterior eliberează medicamentul prins în polimer, urmărindu-se astfel tratarea țesuturilor canceroase fără afectarea celor sănătoase. Aceste nanoparticule pot fi injectate intravenos și se pot deplasa prin sânge până în regiunile tumorale. Datorită câmpului electromagnetic aplicat, particulele supermagnetice eliberează în zona bolnavă medicamentul terapeutic transportat. Undele magnetice respective, asemenea undelor radio, trec prin corp fără să îl afecteze și încălzesc numai nanoparticulele. Aceste particule fac, de asemenea, celulele canceroase mai ușor vizibile cu aparatele de rezonanță magnetică (RM).

Nanotehnologia în imagistică și diagnostic

Nanotehnologia a contribuit mult la imagistica și diagnosticul medical. NT de oxid de fier pot fi utilizate în special pentru detectarea metastazelor ganglionare suspecte (metastază: răspândirea celulelor canceroase în alte regiuni, în afara țesutului de origine, direct sau prin vasele sanguine și limfatice) . Un studiu la pacienți cu cancer de prostată a arătat că, față de imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) clasică, IRM cu NT de oxid de fier detectează mult mai bine metastazele ganglionare.

Folosirea proprietății NT de a se instala selectiv mai ales în ganglionii limfatici metastatici (NT limfotrope) a deschis calea unor tratamente mai eficiente în cancerele capului și gâtului, mamare și anale, în care radioterapia este utilizată intens. Identificarea ganglionilor cu risc de metastazare are un rol critic în planificarea radioterapiei. Până acum, acești ganglioni erau identificați în mare parte prin tomografie computerizată (CT) . Tot în studii la pacienți cu cancer de prostată, au fost comparate CT și imagistica RM cu NT pentru identificarea ganglionilor cu risc; biopsiile au confirmat că NT-IRM detectează mai corect ganglionii metastatici și s-a constatat, contrar informațiilor anterioare, că aceștia se află în jurul vaselor, mai degrabă decât al oaselor.

Nanotehnologia a început să contribuie și la radiografia clasică (raze X) . Nanotuburile de carbon au fost utilizate ca emițători de electroni în imagistica cu raze X. Metoda a oferit avantajele unei rezoluții mai mari, unei radiații mai reduse și unor echipamente mai mici. 

Subiect asociat:

- Primul medicament oncologic cu nanoparticule, nab-paclitaxel, radiosensibilizatori și nanoterapeutice