Sisteme inteligente cu eliberare controlata pentru tratarea cancerului utilizand o abordare personalizată

Rezumat rezultate

reprezentând o problemă majoră a sistemului medical global. Tratamentul standard implică efecte adverse care pot fi ameliorate prin administrare tintita mediate de nanoparticule magnetice. Datorită faptului că nanoparticulele pure de Fe3O4 sunt foarte susceptibile la degradare / dizolvare în condiții acide și oxidare precum și „in vivo”, acoperirea acestora cu un strat protector exterior este foarte importantă pentru menținerea stabilității componentei magnetice până la internalizarea celulară. De asemenea, alegerea corecta a agentului de stabilizare este esentiala în interiorizarea acestor nanostructuri in celulele tumorale si, in continuare, in livrarea agentilor antitumorali direct in interiorul celulelor. Scopul proiectului este de a îmbunătăți strategiile medicale privind tratamentul cancerului, prin dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a acestuia, de tipFe3O4_aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi, (ca agenți de stabilizare) și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară îmbunătăţită. Rezultatele obținute sunt promițătoare, sistemele magnetice de tip Fe₃O₄_agenti de stabilizare/internalizate­_citostatice hidrofile si/sau hidrofobe fiind potențiale soluții pentru tratamentul cancerului, prin dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a acestuia, bazate pe produse naturale de catabolism (aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi) ca agenți de stabilizare și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară îmbunătăţită. Creșterea internalizarii si livrarea țintita a agenților terapeutici a fost realizata prin utilizarea ca agent de functionalizare aminoacizi, polietilenglicol (PEG) si albumina având drept rol creșterea stabilității sistemelor magnetice multifuncționale in țesuturi și a eliberării substanțelor active înglobate. Polietilenglicolul (PEG) este utilizat frecvent ca agent de creștere a stabilității sistemelor magnetice multifuncționale in țesuturi, datorita solubilității crescute a acestuia in medii apoase, poate reduce considerabil absorbția nanoparticulelor magnetice  de către sistemul reticuloendotelial si in consecința efectul toxic creste timpul de circulație in comparație cu nanoparticulele neacoperite, scade agregarea nanoparticulelor ca urmare a stabilizării, iar asocierea cu țesuturi si celule nețintite este redusa.

De asemenea „conducerea de la distantă” a nanoparticulelor magnetice, sub influența unui câmp magnetic extern, combinată cu penetrabilitatea intrinsecă a câmpului magnetic prin corpul uman, nanoparticulele magnetice sunt destinate transportului dirijat și eliberării unor substanțe biologic active (agent de transport în chimioterapie, antibiotice, analgezice, polifenoli, etc) spre o regiune țintită din organism. Avantajul sistemului magnetice de tip Fe₃O₄_CM folosind PEG, acid glutamic și acid aspartic drept agenţi de stabilizare şi internalizare. provine din multifuncționalitatea sistemului și anume rol în tratarea cancerului prin efectul de hipertermie al magnetitei cat și antiinflamator, antipiretic, antitermic, antiseptic și antiinfecțios datorită agenților biologic activi. Prezența acestor agenți biologici activi, va permite o internalizare îmbunătățită si o stabilitate mai bună la nivel celular deoarece celulele tumorale sunt mai active în comparație cu celulele normale și trebuie să-și satisfacă nevoia mai mare de nutrienți și oxigen.

Aceste nanostructuri Fe₃O₄_MC si Fe₃O₄_ PEG_MC sunt capabile să adsoarbă moleculele de citostatice și să le direcționeze către organul/țesutul bolnav, urmată de eliberarea țintită a medicamentului. Această strategie inovatoare și direcționată de livrare a medicamentelor implică cuplarea medicamentului la nanoparticule magnetice (NP) care pot fi ghidate către țintă folosind câmpuri magnetice externe. Odată ce ajung la organul/țesutul țintă, nanoparticulele eliberează medicamentele sub influența câmpului magnetic alternativ ce poate genera hiopertermie şi implicit să crească viteza de eliberare a citostaticelor. În etapa de faţă, s-a dovedit capacitatea de internalizare a structurilor şi magnetice propuse şi realizate urmând ca studiile să continue în vederea optimizărilor acestora şi accederii la nivele de dezvoltare tehnologice superioare.

Proiectul abordează o cercetare experimentală și demonstrativă care urmărește dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate pentru terapia țintită a cancerului, bazate pe produse naturale de catabolism (aminoacizi dicarboxilici, hidroxiacizi și cetoacizi ca agenți de stabilizare și compuși antitumorali naturali sau sintetici, cu internalizare celulară asistată. Pentru implementarea modelului demonstrativ, proiectul începe de la un nivel conceptual care constă în proiectarea unor noi compuși multifuncționali de tipul: Fe3O4@MC – Citostatic hidrofob, Fe3O4@MC – Citostatic hidrofil), folosind aminoacizi dicarboxilici (de exemplu acid glutamic, acid aspartic sau derivații acestora), hidroxiacizi (de exemplu acid tartric, acid gluconic, vitamina C/acid ascorbic, acizi folic) și ceto acizi, compusi care vor permite o internalizare îmbunătățită deoarece celulele tumorale sunt mai active în comparație cu celulele normale și trebuie să-și satisfacă nevoia mai mare de nutrienţi și oxigen.
Rezultatele privind nanostructurile magnetice cu internalizare îmbunătățită, elaborate în limitele proiectului vor fi diseminate la nivel național și internațional prin: articole științifice în reviste citate ISI (cel puțin 4 lucrări în zona Q1/Q2 – factor de impact cumulativ >10), 2 participări la conferințe științifice internaționale și depunerea unei cereri de brevet la OSIM cu posibilitate de extindere la Brevet European în mai multe țări europene.

RST _TE_96_ 2023