I ricercatori sviluppano nanoparticelle sensibili alla luce che potrebbero servire come agenti di contrasto
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Una nuova classe di nanoparticelle sensibili alla luce potrebbe aprire nuovi approcci alle tecniche di imaging. È stata sviluppata da un gruppo di ricerca della Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU). Le particelle assorbono i raggi laser, li convertono in calore e cambiano la loro struttura nel processo. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista "Communications Chemistry".
Le particelle di nuova concezione sono le cosiddette nanoparticelle a catena singola (SCNP), costituite da catene polimeriche ripiegate singolarmente. Gli scienziati vi hanno incorporato molecole di polipirrolo plastico, che assorbono la luce nel vicino infrarosso e la convertono in calore. L'irradiazione laser non solo provoca un notevole riscaldamento delle nanoparticelle, ma ne modifica anche la struttura. "Sotto l'influenza della luce, ogni singola nanoparticella si raggruppa per formare una struttura sferica con un diametro di pochi nanometri. Questo apre la possibilità di concentrare le particelle in punti specifici del corpo, esattamente dove si trova la luce", spiega il chimico Prof. Dr. Wolfgang Binder della MLU. Ha condotto lo studio insieme al Dr. Justus Friedrich Thümmler, al Prof. Dr. Karsten Mäder dell'Istituto di Farmacia e al Prof. Dr. Jan Laufer dell'Istituto di Fisica.
La cosiddetta termoresponsività dell'SCNP è notevole: la sua struttura reagisce alle variazioni di temperatura. Questa proprietà si basa sullo specifico design molecolare delle particelle, che garantisce anche una conversione molto efficiente della luce in calore. I test di laboratorio hanno dimostrato che anche un raggio laser debole e un numero relativamente basso di nanoparticelle sono sufficienti a generare localmente temperature molto elevate, fino a 85 gradi Celsius nei test di laboratorio.
Questo effetto è importante, tra l'altro, per le procedure di imaging nella diagnostica medica: il rapido riscaldamento del tessuto libera onde sonore. Queste possono essere misurate con tecniche di imaging fotoacustico, grazie alle quali è possibile creare modelli 3D dell'interno del corpo. Il team spera che le particelle di nuova concezione possano essere d'aiuto nella diagnostica del cancro tra qualche anno, ad esempio consentendo di visualizzare e seguire con maggiore precisione i tumori e le loro reazioni alle terapie grazie all'imaging fotoacustico.
Ma il potenziale va anche oltre: "In futuro vogliamo usare le nanoparticelle per trasportare un principio attivo nel corpo in modo mirato e attivarlo lì usando luce e calore", spiega Binder. Le particelle potrebbero anche essere utilizzate per uccidere le cellule tumorali in modo controllato dalla luce e dal calore. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi approfonditi per esplorare il potenziale terapeutico delle nuove particelle.
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Pubblicazione originale
Justus Friedrich Thümmler, Farzin Ghane Golmohamadi, Daniel Schöffmann, Jan Laufer, Henrike Lucas, Julia Kollan, Karsten Mäder, Wolfgang Hubertus Binder; "Photo-thermoresponsive polypyrrole-crosslinked single-chain nanoparticles for photothermal therapy"; Communications Chemistry, Volume 8, 2025-4-25
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