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Perché le microbolle possono penetrare efficacemente la barriera emato-encefalica e aprire una nuova era nella cura del cancro?
Le microbolle sono bolle con un diametro inferiore a un centesimo di millimetro ma superiore a un micron. Queste piccole bolle sono ampiamente utilizzate nell'industria, nelle cure mediche, nelle scienze della vita e nella tecnologia alimentare. Le caratteristiche di progettazione delle microbolle, come la galleggiabilità, la resistenza alla pressione, la conduttività termica e le proprietà acustiche, sono determinate dalla composizione del guscio della bolla e del riempitivo interno. Nella diagnosi medica, le microbolle vengono utilizzate come agenti di contrasto nell'imaging ecografico per aiutare i medici a osservare più chiaramente le condizioni interne del corpo umano.
Le microbolle oscillano sotto l'azione degli ultrasuoni, che è un fattore importante che le distingue dai tessuti circostanti. Questa caratteristica offre alle microbolle potenziali vantaggi nell'imaging e nella somministrazione di farmaci.
Le microbolle sono solitamente riempite con un gas, come aria o gas perfluorocarburo, e sono progettate attentamente per migliorare la stabilità. Il guscio è solitamente costituito da lipidi, albumina o proteine e la combinazione di uno strato esterno idrofilo e di uno strato interno idrofobico di questi materiali consente alle microvescicole di rimanere stabili nel sangue. Queste proprietà rendono le microbolle non solo uno strumento ausiliario per l’imaging, ma mostrano anche potenziali applicazioni nella somministrazione di farmaci, nella rimozione del biofilm e nel trattamento delle acque.
Risposta acustica e applicazione terapeutica delle microbolle
Nell'imaging ecografico, la chiave per conoscere le proprietà acustiche delle microbolle è la differenza tra la loro densità e quella del tessuto circostante. La densità centrale delle microbolle è molto inferiore a quella del tessuto circostante, il che consente loro di riflettere efficacemente le onde sonore quando stimolate dagli ultrasuoni, migliorando così il contrasto dell'imaging.
Le microbolle subiranno due fenomeni di oscillazione quando esposte agli ultrasuoni e questi fenomeni hanno un impatto significativo sulla somministrazione dei farmaci e sul trattamento del tumore.
Quando le microbolle vengono stimolate dagli ultrasuoni, le loro oscillazioni possono formare minuscoli fori, un fenomeno chiamato aumento della permeabilità cellulare. Ciò non solo aiuta i farmaci a penetrare meglio nelle cellule bersaglio, ma apre anche nuove idee per il trattamento del cancro. L'oscillazione e il collasso delle microbolle possono essere utilizzati come trasportatori per la somministrazione e il rilascio dei farmaci durante il trattamento, migliorando notevolmente l'effetto terapeutico.
Applicazione delle microbolle nel trattamento del cancro
Le modalità di somministrazione dei farmaci da parte delle microbolle possono essere diverse, compreso l'incapsulamento di farmaci liposolubili all'interno dei loro gusci lipidici o la loro coniugazione in nanoparticelle e liposomi. Questo metodo non solo migliora l'effetto di localizzazione dei farmaci, ma riduce anche le reazioni tossiche sistemiche.
Superamento della barriera emato-encefalica
Il cervello è protetto dalla barriera emato-encefalica che, sebbene benefica per la salute, crea sfide nel trattamento del cancro. La ricerca ha scoperto che l’utilizzo di una combinazione di ultrasuoni e microbolle può rompere temporaneamente la barriera emato-encefalica, consentendo ai farmaci di entrare nel cervello, come dimostrato in numerosi studi clinici negli ultimi anni.
Studi clinici hanno dimostrato che l'uso di microbolle combinato con gli ultrasuoni può fornire farmaci terapeutici nel cervello in modo sicuro ed efficace, il che è di grande importanza per il trattamento dei pazienti affetti da cancro.
In aggiunta all'immunoterapia
Oltre alla somministrazione di farmaci, le microbolle combinate con la terapia a ultrasuoni hanno mostrato un potenziale utilizzo nell'immunoterapia. Gli ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU) possono promuovere la risposta immunitaria e, combinati con l’uso di microbolle, possono anche aiutare ad attivare il sistema immunitario.
Tuttavia, le microbolle devono affrontare anche alcune sfide nell'applicazione clinica, come le loro grandi dimensioni, che rendono difficile il loro deflusso diretto dai vasi sanguigni. Ciò ha portato gli scienziati a esplorare alternative, come l’uso di nanogocce, che potrebbero essere in grado di superare alcuni dei limiti delle microbolle.
L'uso delle microbolle mostra una nuova speranza nella somministrazione di farmaci e nel trattamento delle malattie: non solo può aiutare ad attraversare la barriera emato-encefalica, ma anche a regolare il microambiente tumorale. Tuttavia, con lo sviluppo di questa tecnologia, possiamo aspettarci ulteriori progressi in futuro per migliorare il trattamento del cancro?
