Un po' di storia
Il termine nanoparticelle, inevitabilmente associato a quello di nanotecnologie, ha tutt'oggi un certo fascino avveniristico, richiamando alla mente tecnologie scientifiche all'avanguardia. In realtà la storia riporta vari esempi di applicazioni pratiche in tempi antichi delle nanoparticelle, usate sotto forma di sospensioni colloidali. Gli antichi Egizi e i Cinesi ad esempio, diversi secoli prima di Cristo, utilizzavano nanoparticelle d'oro, caratterizzate da particolari proprietà ottiche, per colorare il vetro. Nel corso del XVII secolo furono addirittura usate sospensioni di nanoparticelle d'oro per il trattamento di alcune malattie.
Tuttavia lo studio sistematico delle nanoparticelle è cominciato solo nel XIX secolo con Faraday, mentre le prime applicazioni alla biologia molecolare non sono più vecchie di un decennio.

Cosa sono
Le nanoparticelle possono essere costruite con materiali molto diversi, ma particolarmente importanti per le applicazioni biologiche risultano essere quelle composte da metalli inerti come il platino e l'oro.

Per essere considerate tali, le nanoparticelle metalliche devono avere dimensioni comprese fra i 5 nm e i 500 nm (1 nm = 1 milionesimo di millimetro). Le particelle di queste dimensioni infatti possiedono proprietà diverse sia dai singoli atomi che dai metalli massivi. Le caratteristiche dipendono fortemente dalle loro dimensioni, dal materiale di cui sono composte e dalla natura chimica del guscio con il quale sono stabilizzate, il quale in genere dipende dalla modalità di sintesi.
Particolarmente studiate sono le nanoparticelle d'oro, ormai conosciute dagli addetti ai lavori con il termine di AuNPs, acronimo composto dal simbolo chimico dell'oro seguito dall'abbreviazione della parola inglese Nanoparticles.

Applicazioni biologiche delle AuNPs
I campi di applicazione in ambito biologico delle nanoparticelle, in particolare delle AuNPs, sono sempre più numerosi.
Alcune tecniche di imaging usano le AuNPs come marcatori, grazie alla loro particolare interazione con la luce a diverse lunghezze d'onda. Quando si illuminano le cellule con onde elettromagnetiche di opportuna frequenza questi fenomeni di interazione rendono evidenti i distretti cellulari in cui si localizzano le AuNPs e le molecole ad esse legate. Ad esempio nanoparticelle d'oro legate ad anticorpi specifici possono essere utilizzate per evidenziare particolari compartimenti cellulari oppure per seguire il destino delle molecole attraverso le cellule vive. Gli anticorpi, infatti, sono proteine prodotte dalle cellule del sistema immunitario e possono essere costruiti in modo che leghino specificamente molecole in possesso di determinati segni morfologici di riconoscimento.
Spesso le AuNPs sono usate anche come mezzo di contrasto per la visualizzazione di tessuti o organi in vivo, con potenziali applicazioni all'uomo.
Tuttavia l'applicazione più interessante delle nanoparticelle in biologia è forse legata al trasporto mirato di molecole all'interno delle cellule. Le tecniche di sintesi delle AuNPs, infatti, comportano la presenza di particolari specie chimiche sulla loro superficie. Queste sono molecole che formano un guscio che ricopre e stabilizza le particelle e che al contempo fornisce siti di legame (come gruppi –SH liberi) a cui poter attaccare varie altre molecole di interesse.
Sappiamo ad esempio quali siano le difficoltà che si riscontrano oggi nel trattare i tumori con i chemioterapici. Questi farmaci sono dei veleni che, pur potendo uccidere le cellule tumorali, a causa della loro bassa specificità in genere danneggiano anche i tessuti sani, con gravi effetti collaterali che colpiscono il paziente. Le AuNPs possono essere legate contemporaneamente a farmaci antitumorali e a molecole in grado di funzionare da ligandi recettoriali. Attraverso le interazioni di tali ligandi con i recettori di membrana delle cellule, le AuNPs trasportatrici di chemioterapici possono entrare in modo specifico all'interno di determinate popolazioni cellulari, senza colpire distretti indesiderati. Si è dimostrato addirittura che anche in assenza di interazioni recettore-ligando le cellule neoplastiche internalizzano in maggiore quantità le nanoparticelle a causa della presenza di pori e difetti sulla loro membrana.
Un'altra importante applicazione delle nanoparticelle d'oro riguarda l'ingegneria genetica e la terapia genica. Molecole di acidi nucleici possono essere infatti facilmente legate alle AuNPs e veicolate con esse all'interno di specifiche cellule.

Conclusioni
Sebbene le AuNPs e le nanoparticelle in generale rappresentino ancora un settore giovane, le possibili applicazioni di questi sistemi, in biologia come altrove, sembrano potenzialmente infinite. Le promesse ci sono tutte, e con il passare del tempo sono sempre più numerosi i successi sperimentali che coinvolgono l'utilizzo di sistemi di questo tipo.

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