Una tecnologia naturale brevettata, basata su vescicole extracellulari derivanti da microalghe, con azione terapeutica e cosmetica. L’approfondimento, presentato a LAB Italia 2025, è a cura della dott.ssa Antonella Bongiovanni (IRIB CNR) e della dott.ssa Paola Gargano (IBF CNR).
Lo sviluppo di nuovi farmaci rappresenta una delle sfide più critiche per l’industria farmaceutica, complice l’elevata tossicità sistemica e la scarsa specificità di targeting, fattori che contribuiscono a un alto tasso di fallimento durante le fasi cliniche.
In questo scenario si inseriscono i NDDS (Novel Drug Delivery Systems), ossia sistemi avanzati di rilascio controllato, in cui le nanoparticelle giocano un ruolo chiave, in quanto permetterebbero la veicolazione specifica della molecola attiva, minimizzandone l’impatto sui tessuti sani.
Parallelamente, il settore cosmetico si muove verso soluzioni sempre più green e sostenibili, richiedendo ingredienti naturali ed eco-compatibili, così come sistemi di incapsulazione di ingredienti attivi, che migliorino la penetrazione cutanea e la stabilità. Anche in questo caso, la soluzione possono essere nanoparticelle lipidiche di origine naturale, ottenute da una fonte eco-compatibile.
Vescicole extracellulari: drug delivery systems di origine naturale
Tra i prodotti cellulari che possono avere un forte impatto nella risoluzione delle limitazioni legate all’industria farmaceutica e cosmetica, vi sono le vescicole extracellulari (EVs). Nanoparticelle costituite da una doppia membrana fosfolipidica, rilasciate in modo spontaneo da tutte le cellule, in grado di trasportare molecole bioattive come RNA e proteine, agendo da vettori naturali per la comunicazione, non solo tra cellule della stessa specie, ma anche di specie diverse.
Rispetto alle nanoparticelle sintetiche, le EVs offrono numerosi vantaggi quali: la bassa immunogenicità, la capacità di attraversar le barriere biologiche e la possibilità di essere caricate con molecole esogene idrofiliche o idrofobiche.
Tuttavia, la fonte utilizzata per l’isolamento di tali vescicole extracellulari gioca un ruolo cruciale. Le EVs derivate da cellule staminali umane, per quanto siano le più studiate e utilizzate in trial clinici, presentano serie limitazioni, in termini di sostenibilità economica, scalabilità, e variabilità.
Microalghe: una fonte naturale, sostenibile e scalabile di vescicole extracellulari
Da questa consapevolezza è nata la necessità di trovare fonti alternative per l’isolamento delle EVs, come le piante, i batteri e il latte che però portano con sé problematiche etiche, ambientali o produttive. È in questo contesto che le microalghe si configurano come l’alternativa più sostenibile sia dal punto di vista economico che ambientale.
Nell’ambito di due progetti europei Horizon 2020, VES4US e BOW, all’interno del laboratorio della dottoressa Antonella Bongiovanni, presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche di Palermo è stata osservata, per la prima volta, la capacità delle microalghe di rilasciare vescicole extracellulari nel terreno di coltura.
Vescicole extracellulari derivate da microalghe: il brevetto
Tali vescicole extracellulari, denominate nanoalgosomi, (WO2021122880A1: “Extracellular Vesicles from microalgae”), vengono isolate dalle microalghe attraverso un processo che utilizza la filtrazione a flusso tangenziale (TFF), tecnica che non danneggia la biomassa microalgale, condotta in totale sterilità e adattabile a condizioni di Good Manufacturing Practice (GMP). Al termine del processo di isolamento, le microalghe vengono messe nuovamente in coltura, rendendo il sistema rinnovabile e a basso impatto ambientale.
Vantaggi dei nanoalgosomi:
- Attività biologiche intrinseche: antiossidante, antinfiammatoria, depigmentante e foto-protettiva
- Stabilità elevata: resistenti a variazioni di pH, temperatura e all’interno di fluidi biologici
- Caricamento: possono veicolare farmaci, RNA o altre molecole bioattive
- Biocompatibilità e tropismo tissutale naturale: peculiare ed unico tropismo per il tessuto osseo dimostrato in vitro e in vivo.
Principali pubblicazioni:
- “Nanoalgosomes: Introducing extracellular vesicles produced by microalgae” (2021), doi: 10.1039/d0bm01696a. doi: 10.1016/j.biopha.2025.118081. Questi studi pionieristici descrivono per la prima volta i nanoalgosomi, isolate da microalghe.
- “Isolation of Extracellular Vesicles From Microalgae: A Renewable and Scalable Bioprocess” (2022), doi: 10.3389/fbioe.2022.836747. Ottimizzazione di processo: Produzione su larga scala con TFF; protocollo per riciclo delle microalghe in più cicli di estrazione; controlli di qualità per purezza e resa
- “Extracellular vesicles from the microalga Tetraselmis chuii are biocompatible…” (2024), doi: 10.1038/s42003-024-06612-9. Valuta nanoalgosomi derivati da Tetraselmis chuii in modelli preclinici: Analisi tossicologiche su C. elegans, topi e sistemi ematici/immunitari umani. Proprietà antiossidanti, anti-infiammatorie, e tropismo osseo.
- “Comparative effects of extracellular vesicles and liposomal nanocarriers…” (2025), doi: 10.1016/j.biopha.2025.118081.Confronto diretto tra nanoalgosomi e nanocarrier liposomiali (pirfenidone/quercetina) in modello cellulare di stress polmonare.
Applicazioni e prospettive di mercato
I nanoalgosomi trovano applicazione in due settori: Farmaceutico (NDDS): mercato in forte crescita, soprattutto per la somministrazione topica, con focus su dermatologia, oculistica e patologie dell’osso. In particolare, i nostri studi hanno mostrato uno spiccato tropismo osseo, rendendo i nanoalgosomi i candidati ideali per trattamenti innovativi contro patologie dell’osso. Cosmetico: un mercato, in Italia particolarmente florido, in cui la richiesta di ingredienti funzionali, naturali e performanti è in costante crescita. I nanoalgosomi, grazie alle loro proprietà bioattive intrinseche, possono essere utilizzati tal quali o come carrier per la protezione e veicolazione di attivi cosmetici già in commercio.
Trasferimento tecnologico: dalla ricerca di laboratorio alla nascita di EVEBiofactory
La messa a punto e il brevetto del sistema di isolamento delle vescicole extracellulari dalle microalghe ha portato, nel 2022, alla nascita di EVEBiofactory, spin-off del CNR di Palermo, fondata dalla dott.ssa Antonella Bongiovanni e dagli altri inventori del brevetto.
La missione di EVE è sviluppare e commercializzare terapie farmacologiche e formulazioni cosmetiche innovative basate su vescicole extracellulari naturali, sostenibili ed altamente efficaci. Con due brevetti registrati e una produzione di vescicole extracellulari validata su media scala (TRL 4-5), la start-up è pronta per passare ad una fase di scale-up industriale, stipulando partnership e collaborazioni strategiche con aziende farmaceutiche e cosmetiche, in grado di supportare gli studi preclinici e il raggiungimento della conformità alle normative vigenti.
