La nanotecnologia e le applicazioni nella ricerca medica


    Nei precedenti articoli riguardanti la nanotecnologia, si faceva riferimento ad interessanti applicazioni in campo medico che questa tecnologia poteva offrire.

    In un recente articolo pubblicato su Science, alcuni ricercatori hanno testato l’efficacia di un nanotubo sintetico inserito in una membrana per separare una molecola farmacologicamente attiva nei suoi enantiomeri, isomeri che sono l’uno l’immagine speculare dell’altro.

    Cosa sono gli enantiomeri

    Gli enantiomeri hanno proprietà fisiche identiche ad eccezione del senso di rotazione del piano della luce polarizzata.

    La stereochimica è l’ambito all’interno della quale si collocano questi termini, utili per identificare le particolari disposizioni nello spazio di frammenti molecolari.

    Una miscela d’enantiomeri è definita racemo, nel campo della farmacologia e della biochimica, sono numerosi gli esempi di molecole con diverse strutture stereoisomerie, ma solo una di queste con attività specifica (gli aminoacidi naturali sono tutti con configurazione L, quelli sintetici contengono entrambe le forme L e D, che devono essere separate).

    L’industria e la ricerca farmaceutica, s’impegna oltre che nella scoperta di nuove molecole, anche nello sviluppo di tecniche per poterle separare e purificare.

    [inline: 2=Immagine - 1 - A e B non sono sovrapponibili: sono isomeri detti enantiomeri]
    Immagine - 1 - A e B non sono sovrapponibili: sono isomeri detti enantiomeri.

    Vari approcci sono stati, e sono tuttora, utilizzati a questo scopo: tecniche cromatografiche, separazione chimica e l’utilizzo di membrane.

    Queste ultime, che trasportano selettivamente l’enantiomero d’interesse dalla miscela racemica verso una soluzione di ricevimento, presentano interessanti prospettive per il loro utilizzo nel futuro.

    Questa tecnica richiede che un agente di riconoscimento enantiomerico sia incorporato nella membrana.

    Molti studi sono stati compiuti nella messa a punto e sviluppo di questa tecnica usando come recettori, proteine ed enzimi.

    Nell’articolo di Science, è stato usato come recettore un anticorpo, tecniche attualmente usata perché è relativamente facile ottenerli per via sintetica, clonazione o geneticamente modificati.

    [inline: 1=Immagine - 2 - Meccanismo d’azione di una membrana] Immagine - 2 - Meccanismo d’azione di una membrana. M = molecola da trasportare, R = recettore, R+M = molecola legata selettivamente al recettore.

    Gli anticorpi assicurano una costante di legame con il substrato di notevole entità.

    Questa caratteristica si può dimostrare anche un difetto, poiché il recettore deve, una volta attraversata la membrana, rilasciare in modo selettivo la molecola verso la soluzione ricevente.

    Nell’articolo in oggetto, è stata utilizzata una membrana costituita da un nanotubo di silice depositata e cresciuta, mediante tecniche sol-gel, su pori presenti su un film d’allumina.

    All’interno del nanotubo, mediante reazioni chimiche, sono stati creati i siti recettori per legare l’anticorpo selettivo per la molecola in studio, la 4-[3-(4-fluorophenyl)-2-hydroxy-1-[1,2,4]triazol-1-yl-propyl]-benzonitrile inibitore dell’enzima aromatasi.

    Questa molecola contiene 2 centri chinali che portano a considerare 4 stereoisomeri.

    L’uso di un solvente, DMSO (dimetil sulfossido), ha permesso di regolare il meccanismo d’attacco e rilascio del recettore all’interno della membrana.

    Conclusioni

    I risultati presentati dai ricercatori, illustrano che questa membrana trasporta in modo selettivo l’enantiomero d’interesse che si lega in modo specifico all’anticorpo incorporato.
    Inoltre si è notato che la selettività aumenta con il diminuire del diametro interno del nanotubo.

    Sebbene tanti particolari debbano essere definiti e sperimentati, quest’articolo illustra, forse, la prima e vera importante applicazione della tecnologia dei sistemi nanomolecolari.

    Per approfondire e comprendere meglio il concetto di stereochimica, stereoisomeria ed enantiomeri, si rimanda a qualsiasi testo di chimica organica o biochimica che possono illustrare vari esempi.

    Sitografia

    Sciencemag www.sciencemag.org

    Racemic - Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Racemic

    Bibliografia

    Morrison, Boyd, "Chimica Organica", Casa Editrice Ambrosiana;

    Voet, Voet "Biochimica", Zanichelli Editore;

    C. R.Martin et al., "Antibody-based bio-nanotube membranes for enantiomeric drug separations", Science, vol. 296, 2198-2200, 2002,

    J. Crosby, Tetrahedron, 47, 4789, 1991;

    P.E. M. Overdevest et al., "Surfactant-based separations", American Chemical Society, Washington DC, 1999, chap. 9;

    C. J. Brinker, G. W. Sherer, "Sol-Gel Science", Academic Pres, New York, 1990;

    J. Livage, "Sol-gel processes", Current Opinion in Solid State and Materials Science, 1997, 2: 132-138;



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