Testy wykazują, że nanocząstka "krystaliczna" trwa dłużej w krwioobiegu

Anonim

Wybór odpowiedniego opakowania, aby uzyskać cenny ładunek z punktu A do punktu B, może być zniechęcającym zadaniem na poczcie. Od pewnego czasu naukowcy zmagają się z podobnym zestawem pytań podczas pakowania leków do krwiobiegu: ile opakowań zapewni bezpieczeństwo? Czy to właściwy materiał do pakowania? Czy to jest za duże? Czy to zbyt ciężkie? Naukowcy z Uniwersytetu Drexel opracowali nowy rodzaj pojemnika, który wydaje się być idealny do wykonania dostawy.

Leki dożylne podjęły w ostatnich latach istotne postępy jako sposób bezpośredniego zwalczania dolegliwości występujących w ciele. Ale przeniesienie leku przez krwioobieg we właściwe miejsce i uwolnienie go w odpowiednim czasie nie jest łatwym zadaniem. Ciało jest zaprojektowane do wykrywania i eliminowania obcych obiektów, więc skuteczne zaprojektowanie statku do ukierunkowanego dostarczania leków wymaga równego inżynierii i przebiegłości.

"Statki dostawcze tradycyjnie zostały zaprojektowane, aby uniknąć rozpoznawania przez układ odpornościowy poprzez naśladowanie naturalnie występujących w ciele substancji, takich jak komórki lub liposomy" - powiedział dr Christopher Li, profesor nauk materiałowych w College of Engineering w Drexel. "Ale problem z opisanymi wcześniej sztucznymi nosicielami polega na tym, że nie zawsze są wystarczająco wytrzymałe, aby dotrzeć do najdalszych części ciała."

Dr Li i Hao Cheng, adiunkt w Kolegium Inżynierii, prowadzą grupę naukowców, którzy opracowali obudowę z kryształu polimeru do dostarczania leków dożylnych. Ich praca, opublikowana niedawno w czasopiśmie Nature Communications, pokazuje, w jaki sposób te "kryształy", zaprojektowane tak, aby były wystarczająco wytrzymałe na długie, dożylne podróże, mogą przetrwać obecne sztuczne opakowanie nanocząsteczek - co oznacza, że ​​lekarze mogą go używać do bezpośredniego leczenia dolegliwości w ciele, z dokładnie odpowiednią ilością leków.

"Kryształy naśladują strukturę klasycznych liposomów i polimerów używanych do dostarczania leków, a jednak mechanicznie są bardziej odporne dzięki powłoce z pojedynczym kryształem" - powiedział Li.

W eksperymentach z cyrkulacją krwi i biodystrybucją kryształy polimeru Li mają 24-godzinny okres półtrwania i mogą trwać w krwioobiegu przez ponad 96 godzin - liczby znacznie przekraczającej obecne leki do wstrzykiwania.

"Kryształy są ściśle uszczelnione, tak że leki nie zostaną uwolnione, dopóki nie dotrą do miejsc docelowych. Tak więc leki mogą być dostarczane w wyższych dawkach, według potrzeby, do dolegliwości w ciele, bez powodowania poważnych efektów ubocznych związanych z wczesnym uwolnieniem medycyna - powiedział Li. "A bardziej bezpośrednie podawanie dożylne oznacza, że ​​leczenie może być bardziej skuteczne."

Zespół Li połączył unikalną pracę na rosnących kryształowych kulach i samoskładających się nanoskrzydłach, aby wyprodukować tę specjalną kapsułkę, która jest wystarczająco gruba, aby bezpiecznie otoczyć lek, a także zawiera szereg polimerowych pasm, które mogą odstraszać białka odpowiedzialne za obce ciała. usuwanie.

Metoda tworzenia kryształów, którą Li's Soft Materials Lab początkowo opracowało w 2016 r., Wygląda na to, że łączy w sobie olej i wodę, tworząc zawiesinowe kulki. W tym zastosowaniu kulki zawierają dwa rodzaje nici polimerowych, które po ochłodzeniu skondensują się w stałej, przypominającej skorupki jajowej kulistej krysztale, chroniąc wewnątrz ładunek przypominający żółtko.

Podczas gdy jeden zestaw polimerów, zwany poli L-lactide acid lub PLLA, zbierają się razem tworząc falistą osłonę kuli, druga odmiana, poli (glikol etylenowy) lub PEG, zwraca na siebie uwagę jak wiskery na swojej powierzchni. Wiadomo, że polimery PEG zapobiegają przyłączaniu się białek do stałych powierzchni, a więc równomierne rozprowadzanie tych polimerów na zewnątrz kryształów zapobiega ich podnoszeniu przez białka układu odpornościowego jako najeźdźca.

"Podsumowując, te właściwości nadają krysztale lepszą siłę podtrzymującą w krwioobiegu" - powiedział Cheng, którego grupa badawcza specjalizuje się w cząsteczkach inżynieryjnych do podawania dożylnego.

Odkrycie zapewnia strategię wytwarzania nanomateriałów o długiej cyrkulacji, co może doprowadzić do stworzenia nowej klasy polimerowych nośników nanocząstek do dostarczania leków i terapii genowej, jak podają naukowcy.

"Pomysłowe, zakrzywione nanokapsułki z polimerowego kryształu, o których tu mowa, pozostają stabilne podczas krążenia we krwi, co jest potencjalnie ważną cechą dostarczania leków i terapii genowych", powiedział Andrew Lovinger, oficer programu badań materiałowych, który nadzorował finansowanie tej pracy przez National Science Foundation. "NSF z dumą wspiera te ważne badania, które integrują misje agencji w celu promowania postępu nauki, a także przyczyniają się do poprawy zdrowia narodu".

menu
menu