I ricercatori hanno creato nanoparticelle minerali bidimensionali per fornire un trattamento nel corpo per la rigenerazione della cartilagine
L'osteoartrite è una malattia degenerativa che colpisce 630 milioni di persone nel mondo, ovvero quasi il 15% dell'intera popolazione del pianeta. Nell'osteoartrite, la cartilagine nel nostro osso inizia a rompersi e questo può danneggiare l'osso sottostante causando dolore e rigidità, specialmente nelle articolazioni del ginocchio, dell'anca e del pollice. L'incidenza di questa condizione aumenta con l'avanzare dell'età. I trattamenti per l'artrosi comprendono farmaci, fisioterapia, terapia occupazionale mirati principalmente ad alleviare i sintomi del dolore. Per trattare completamente questa condizione, i tessuti articolari danneggiati devono essere riparati. Questa riparazione è complicata e impegnativa poiché il tessuto cartilagineo nell'osso è difficile da rigenerare. Poiché la popolazione mondiale sta invecchiando, sono immediatamente necessari nuovi trattamenti efficaci per l'osteoartrite.
Proteina dei fattori di crescita
Un possibile trattamento dell'osteoartrosi prevede la progettazione e la somministrazione di proteine terapeutiche, ovvero proteine ingegnerizzate in laboratorio per uso terapeutico. Le terapie proteiche hanno avuto un impatto importante su molte malattie negli ultimi decenni. Una tale classe di proteine è chiamata fattori di crescita che sono proteine secrete solubili. Il nostro corpo è in grado di autoguarirsi e questo processo può essere potenziato dall'applicazione artificiale di fattori di crescita per migliorare i processi coinvolti nell'autoguarigione. Tuttavia, la maggior parte dei fattori di crescita noti si decompone rapidamente e quindi è necessario un dosaggio molto elevato per ottenere un effetto terapeutico. Gli studi hanno mostrato effetti negativi di alte dosi come infiammazione e formazione di tessuto incontrollata. Anche l'applicazione dei fattori di crescita è molto limitata, principalmente a causa della mancanza di sistemi di somministrazione efficienti o di vettori di biomateriali. I fattori di crescita insieme a sistemi di consegna di biomateriali efficienti sono fondamentali nella medicina rigenerativa che coinvolge la riparazione e la rigenerazione dei tessuti.
Un nuovo trattamento per l'artrosi a base di nanosilicati
I ricercatori della Texas A&M University, negli Stati Uniti, miravano a sviluppare un nuovo trattamento per la rigenerazione della cartilagine progettando nanoparticelle minerali bidimensionali (2D) che potrebbero essere utilizzate per fornire fattori di crescita. Queste nanoparticelle (o nanosilicati) possiedono due caratteristiche chiave – elevata area superficiale e doppia carica – che consentono un più facile fissaggio dei fattori di crescita. I nanosilicati mostrano una maggiore efficacia legante ai fattori di crescita senza influenzare la conformazione 3D della proteina o la sua funzione biologica. Consentono un rilascio prolungato e prolungato (più di 30 giorni) di fattori di crescita alle cellule staminali mesenchimali umane che vengono poi utilizzate nella rigenerazione della cartilagine inducendo una maggiore differenziazione delle cellule staminali verso la cartilagine. La differenziazione migliorata conferma l'elevata attività della proteina rilasciata e quella anche a una concentrazione 10 volte inferiore rispetto alle attuali terapie che utilizzano dosi molto più elevate.
Questo studio pubblicato in Materiali e interfacce applicate ACS mostra un sistema nanoingegnerizzato: una piattaforma basata su nanoargilla in cui i nanosilicati possono essere utilizzati come veicolo di somministrazione per consentire la somministrazione prolungata di proteine terapeutiche per il trattamento dell'osteoartrite. Un tale sistema di somministrazione basato su biomateriali potrebbe garantire un trattamento efficiente dell'osteoartrite riducendo i costi complessivi e minimizzando gli effetti collaterali negativi. Questa nuova piattaforma di somministrazione può potenziare le attuali strategie di rigenerazione ortopedica e avere un impatto sulla medicina rigenerativa.
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Fonte (s)
Cross LM et al 2019. Consegna sostenuta e prolungata di proteine terapeutiche da nanosilicati bidimensionali. Materiali e interfacce applicate ACS. 11 https://doi.org/10.1021/acsami.8b17733
