23 Ottobre 2019

Luminescent colloidal nanoparticles can be incorporated in lipid or polymer based targeted nanovectors, to obtain optically traceable drug delivery nanosystems for the treatment of specific cancers or neurodegenerative diseases.

Il termine dinamica molecolare (DM) si riferisce ad un insieme di tecniche computazionali di simulazione che permette di studiare l’evoluzione di un sistema fisico e chimico a livello atomico nel tempo. La DM, oggi, è uno strumento potente, molto utilizzato per la comprensione del funzionamento di macromolecole biologiche, come le proteine. Il punto di partenza sono le strutture depositate nel Protein Data Bank e ottenute mediante cristallografia ai raggi-X, risonanza magnetica nucleare (NMR) o microscopia elettronica. Esse sono paragonabili a fotografie che saranno “animate” una volta applicata la simulazione di DM. Questa “animazione” è molto utile perché ci permette di passare da una visione statica ad una visione dinamica del sistema avvicinandoci così alla realtà degli eventi biologici. Il nostro gruppo di ricerca ha utilizzato la DM per studiare una proteina nota come Elongation factor-like GTPase 1 (EFL1) il cui malfunzionamento è associato ad una patologia genetica nota come sindrome di Shwachman Diamond (SDS). Lo studio si è focalizzato sulla proteina EFL1 nativa (funzionante) e tre EFL1 caratterizzate da mutazioni identificate in pazienti affetti da SDS. I risultati ottenuti suggeriscono un meccanismo conformazionale attraverso cui le mutazioni alterano la funzionalità della proteina determinando quindi la patologia e costituiscono un punto di partenza per lo sviluppo di una terapia specifica per la cura della SDS.

Plasmonic nanoparticle (PNP) based approaches offer a valuable alternative for cancer treatment thanks to their peculiar optical properties, low toxicity, bio-degradability and low cost, thus representing ideal candidates as photothermal agents for in vivo applications. In this contest, low-density lipoprotein (LDL)-mimetic solid lipid nanoparticles (SLN) encapsulating plasmonic Cu2-xS nanocrystals (NCs) and Au/Cu2-xSe/nanographene oxide composite are proposed as novel near infrared region (NIR) absorbing nanoformulations. The integration of PNP in biocompatible vectors, such as SLN or nanographene, allows to greatly enhance the potential of nanoformulations in biomedical applications, since the concomitant delivery of anticancer molecules and photothermal therapy (PTT) can be combined for an efficient cancer treatment. A comprehensive optical and morphological characterization of the two different resulting plasmonic nanostructures will be provided, and, in the case of plasmonic LDL-mimetic SLNs, the experimental/theoretical approach that has been conceived for an accurate determination of the NCs concentration in the final nanoformulation will be demonstrated. Since PTT efficiency strongly depends on concentration of the nanoheaters, the availability of a real time and nondestructive tool for the determination of NCs concentration in the SLNs is essential for clinical studies addressing the possible administration of the nanoformulation for in vivo applications.