PROSPETTIVE NELLE UTILIZZAZIONI DELLE NANOTECNOLOGIE IN CAMPO MEDICO 7 MARZO 2008

Già utilizzati in medicina: ultrasuoni e microbolle Settori di ricerca nell’ambito della salute Prospettive per il rilascio di farmaci e DNA nelle cellule Azioni nel sistema cardiovascolare

LE NANOTECNOLOGIE IN CAMPO MEDICO La ricerca si sta orientando verso l’utilizzazione di oggetti le cui dimensioni si aggirano intorno al miliardesimo di metro, per diagnosticare malattie e portare farmaci e geni in specifici punti del nostro corpo.

Dispositivi microscopici teorici di dimensioni nanometriche I NANOROBOT I nanorobot possono viaggiare nei vasi sanguigni, portando medicinali che vanno a colpire solo le parti malate, inoltre possono pulire le arterie ostruite e analizzare una cellula malata. Dispositivi microscopici teorici di dimensioni nanometriche

IL SEQUENZIAMENTO DEL DNA Le nanotecnologie possono essere utilizzate per la diagnosi di malattie genetiche e per l'applicazione di terapie adeguate attraverso il sequenziamento del DNA.

Nanoparticelle sferiche di dimensioni da 1 a 1000 nm LE NANOSFERE Le ricerche più promettenti riguardano le nanosfere che potrebbero somministrare i trattamenti in punti specifici dell’organismo, senza portare gli effetti collaterali collegati ai medicinali tradizionali, che si distribuiscono invece in tutto il corpo. Nanoparticelle sferiche di dimensioni da 1 a 1000 nm

NANOSFERE E TERAPIA GENICA Nanosfere rivestite o contenenti DNA possono essere utilizzate per effettuare la terapia genica sostituzione di un gene difettoso con uno funzionante o integrazione di un allele normale

GLI ULTRASUONI sono onde sonore con frequenze superiori a quelle udibili dall’ orecchio umano (20 kHz) sono soggetti a fenomeni di riflessione, rifrazione e diffrazione Ultrasuoni Suoni udibili Infrasuoni La diagnostica medica utilizza in molti casi le ecografie ottenute mediante la riflessione degli ultrasuoni.

Dimensioni : 0,5-10 μm di diametro LE MICROBOLLE Le microbolle contenenti gas (ad es. esafluoruro di zolfo), interagiscono con il fascio di ultrasuoni affinché gli echi di ritorno possano risaltare meglio. Dimensioni : 0,5-10 μm di diametro Se esposte ad ultrasuoni di ampiezza sufficientemente elevata, le microbolle potrebbero rilasciare,in cellule e tessuti, farmaci o geni che sono contenuti in ogni strato incapsulato.

STRUTTURA DI UNA MICROBOLLA Immagine di una microbolla bersaglio costruita per il rilascio di farmaci o DNA. Microbolla Ligando Recettore B B. Immagine di una microbolla bersaglio legata alla superficie cellulare attraverso l’interazione fra un ligando e un recettore.

LIGANDI E MICROBOLLE I ligandi possono attaccarsi alla superficie delle microbolle: direttamente B. attraverso un ponte di avidina C. attraverso un braccio spaziatore flessibile

LEGAME CON FARMACI E DNA A. I farmaci possono legarsi alla membrana delle microbolle B. I farmaci possono inserirsi all’interno della stessa Il DNA può legarsi alla superficie delle microbolle D. Le microbolle possono anche essere strutturate per riempirsi di farmaci e gas E. Farmaci idrofobici possono essere incorporati in uno strato di materiale oleoso

DISTRUZIONE DI MICROBOLLE MEDIANTE ULTRASUONI Provoca l’ aumento della permeabilità della membrana cellulare tramite : un’ azione meccanica un aumento della temperatura l’attivazione di ossigeno reattivo

C. endocitosi di microbolle RILASCIO DEI FARMACI Il rilascio del farmaco per mezzo delle microbolle avviene grazie a: A. buchi transitori indotti dall’azione meccanica degli ultrasuoni e delle microbolle B. aumento della fluidità della membrana C. endocitosi di microbolle D. fusione della membrana delle microbolle con quella della cellula

MODALITA’ DI AZIONE DELLE MICROBOLLE DI PERFLUOROCARBONIO Cellule al microscopio elettronico a scansione: A-D: cellule irradiate con ultrasuoni in presenza di MC540 E: cellule intatte non trattate F: cellule irradiate solo con ultrasuoni

CONSEGNA DEL GENE TRAMITE ULTRASUONI E MICROBOLLE La presenza del gas nelle microbolle fa si che l’energia degli ultrasuoni le faccia scoppiare. Successivamente, la stessa energia, consente l’ingresso del materiale genetico all’interno delle cellule. ultrasuoni DNA che entra nella cellula Microbolla scoppiata Microbolla cationica

GRAFICI RELATIVI A SPERIMENTAZIONI Comparazione del trasferimento del gene β-Gal nelle cellule vascolari del tessuto muscolare liscio (VSMCs) usando microbolle Levovist (A) e Albumex e Optison (B) nelle stesse condizioni di esposizione agli ultrasuoni.

LA TROMBOSI CARDIOVASCOLARE I recettori GPIIb/IIIa presenti sulle piastrine giocano un ruolo chiave nella formazione di coaguli vascolari. Trombosi : coagulazione intravascolare localizzata. Può essere di due tipi: venosa ed arteriosa.

TROMBO BERSAGLIATO DA UNA MICROBOLLA ligando recettore Microbolle contenenti ligandi specifici per tali recettori possono legarsi al trombo e trasportare agenti trombolitici.La lisi è accelerata dalla contemporanea esposizione ad ultrasuoni.

La realizzazione del progetto è opera della classe IV C: Allegri Damiana Avitabile Fabrizio Boraga Alessia Brigandì Chiara Bruni Marina Bussotti Elena Catalucci Sofia Chieruzzi Sara Comodini Valeria Foschi Francesca Grassi Jessica Minutella Francesca Morelli Francesco Nevi Emanuela Pernazza Matteo Pescara Jessica Poli M.Elena Stoiadinovich Lucia Venturini Giulia Catalucci Sofia Comodini Valeria Nevi Emanuela Pernazza Matteo Realizzazione tecnica: Coordinamento: prof.ssa O.Sperandei Si ringrazia per la collaborazione la prof.ssa D. Maccari