O echipă de cercetători de la Universitatea din Chicago a dezvoltat nanoparticule inteligente pe bază de polimeri, capabile să se autoasambleze singure, în mod natural, doar prin încălzirea unei soluţii de la temperaturi reci (frigider) la temperatura camerei, fără a fi nevoie să fie folosite substanţe chimice periculoase sau aparate speciale şi complicate. Procesul este considerat simplu, sigur şi uşor de produs oriunde în lume şi ar putea să schimbe modul în care sunt livrate vaccinurile şi medicamentele biologice.
Cercetătorii de la UChicago Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME) au creat nanoparticule pentru livrarea de medicamente, care se autoasamblează doar printr-o simplă schimbare de temperatură.
Într-o descoperire ce ar putea extinde accesul la medicamente biologice şi vaccinuri de nouă generaţie, echipa a proiectat nanoparticule pe bază de polimeri care se formează la temperatura camerei, în apă, fără substanţe chimice agresive, echipamente speciale sau paşi de fabricaţie complicaţi, ceea ce face ca platforma să fie uşor de aplicat pe scară largă.
Un articol care descrie această inovaţie a fost publicat miercuri, în revista Nature Biomedical Engineering.
„Prin simpla încălzire a unei probe de la temperatura frigiderului la temperatura camerei, putem obţine în mod constant şi sigur nanoparticule gata să livreze o gamă largă de medicamente biologice”, a declarat Stuart Rowan, profesor la UChicago PME şi cercetător la Argonne National Laboratory, citat într-un comunicat.
Nanoparticulele protejează medicamente delicate, precum ARN-ul sau proteinele, ca acestea să nu se degradeze înainte să ajungă în celulele-ţintă.
De exemplu, nanoparticulele lipidice au făcut posibile vaccinurile cu ARN mesager (ARNm) împotriva Covid-19, dar acestea necesită solvenţi pe bază de alcool şi paşi sensibili de producţie, fiind greu de adaptat pentru proteine şi dificil de fabricat pe scară largă.
Cercetătorii de la UChicago PME şi-au propus să creeze un sistem de livrare care să funcţioneze atât pentru ARN, cât şi pentru proteine, fără solvenţi toxici sau tehnologii complicate.
După testarea şi perfecţionarea mai multor materiale, ei au identificat polimerul potrivit. În apă rece, polimerul şi proteina rămân complet dizolvate, însă odată aduse la temperatura camerei, moleculele se organizează spontan în nanoparticule uniforme („polimerzomi”) care învelesc proteina.
Testele au arătat că noii polimerzomi pot încapsula peste 75% dintre proteine şi aproape 100% din ARN-ul interferent scurt (siARN), ceea ce reprezintă valori mai mari decât la majoritatea platformelor actuale de livrare.
Aceste structuri pot fi, de asemenea, supuse unui proces de uscare prin îngheţare (liofilizare), care îndepărtează apa şi permite stocarea lor pe termen lung la temperatura camerei, fără a fi nevoie de refrigerare.
În experimentele realizate pe şoareci, nanoparticulele au transportat cu succes o proteină care a stimulat producerea de anticorpi cu efect de lungă durată. În alte teste, au livrat proteine capabile să prevină declanşarea răspunsului imun în astmul alergic sau au transportat molecule ce inhibă gene asociate cancerului, încetinind creşterea tumorilor. Remarcabil este faptul că aceeaşi formulare s-a dovedit eficientă în toate aceste aplicaţii.
Un avantaj major faţă de nanoparticulele lipidice este faptul că noile particule pot fi produse uşor, în condiţii simple, practic oriunde în lume. După liofilizare, ele pot fi transportate sub formă uscată, reconstituite rapid în apă rece şi activate doar prin încălzire la temperatura camerei. Această metodă creşte mult stabilitatea ARN-ului sau a proteinelor, notează cercetătorii.
Echipa de la UChicago PME lucrează în continuare la optimizarea acestor particule, astfel încât să poată transporta şi alte tipuri de molecule, inclusiv ARNm, folosit în vaccinurile moderne.
Cercetătorii intenţionează să testeze tehnologia în studii preclinice, pentru a vedea cum funcţionează în situaţii reale de administrare a vaccinurilor şi a altor medicamente.
Cercetătorii au conceput nanoparticule care se pot autoasambla la temperatura camerei şi pot livra ARN (marcat cu verde) către celule vii (nucleii fiind reprezentaţi în albastru), oferind o nouă cale pentru dezvoltarea de vaccinuri şi medicamente biologice. Credit: Hossainy et al. Foto articol: Primul autor, Samir Hossainy, doctorand la UChicago PME, lucrează în laboratorul profesorului Stuart Rowan. Fotografie de Jason Smith, 6 august 2025
