Pētnieki testē hibrīdus mīkstos/cietos nanonesējus, lai smadzenēs piegādātu zāles


2022. gada 20. septembris

(Nanowerk ziņas) Rizia Bardhan sažņaudza dūrē ar vienu roku un pēc tam aizsedza to ar otru roku, piemēram, beisbola spēlētājs, kurš noķer bumbu laukuma spēlētāja cimdā.

Dūre attēlo īpašu nanonesēju, kas piepildīts ar zālēm, sacīja Aiovas štata universitātes ķīmijas un bioloģiskās inženierijas asociētais profesors. Otra roka attēlo šūnu, kas izdomā, vai notvert šo nanodaļiņu un pēc tam ienest to iekšā ar zālēm un visu caur aizsargmembrānu.

Bardhan teica, ka šūnu uzņemšanas veids ir atkarīgs no divām lietām: pirmkārt, nanodaļiņu virsmas īpašībām jābūt šūnai pieņemamām. Jābūt pareizajiem ligandiem vai saistvielām, kas identificēs daļiņu kā draudzīgu un saistīs to ar saņēmēju šūnu. Otrkārt, daļiņai jābūt atbilstošai stingrībai — ne pārāk mīkstai, ne pārāk cietai —, lai šūna to pieņemtu.

“Ja tas ir pārāk mīksts, tas iestrēgst šūnu membrānā,” sacīja Bardhans. “Ja tas ir pārāk grūti, dažas imūnās šūnas uztver nanodaļiņu un izņem to no šūnas.”

Tāpēc Bardhan un viņas līdzstrādnieki ir izstrādājuši jaunu pieeju nanonesēju izgatavošanai zāļu piegādei. To tehnoloģijai ir mīksts, taukiem līdzīgs liposomu iekšpuse (kas jau ir klīniski apstiprināts zāļu nesējs), ko ieskauj ciets zelta nanodaļiņu apvalks.

“Mēs apvienojam mīksto un cieto, tāpēc es tos saucu par hibrīdiem nanonesējiem,” Bārdāns sacīja par daļiņām, kuru diametrs nebūs lielāks par 100 miljardajām daļām. “Šis cietais un mīkstais materiāls piedāvā plašu mehānisko īpašību klāstu, lai panāktu augstu šūnu uzņemšanu.”

Galvenā ideja ir izmantot hibrīdus nanonesējus, lai pārnēsātu zāles pret Alcheimera slimību, epilepsiju un citām slimībām caur ķermeņa hematoencefālisko barjeru, kas ir galvenais šķērslis, ko organisms veido, lai aizsargātu smadzenes no patogēniem.

Nacionālais zinātnes fonds atbalsta projektu ar a trīs gadu dotācija 650 000 USD apmērā. Visi trīs Bārdana līdzstrādnieki ir no Aiovas un ir saistīti ar Aiovas Nanovaccine Institute: Donalds Sakaguči, Morila ģenētikas, attīstības un šūnu bioloģijas profesors; Anwesha Sarkar, elektrotehnikas un datortehnikas docente; un Saji Uthaman, pētnieks ķīmijas un bioinženierijas jomā.

Sakaguchi pētīs nanonesējus asins-smadzeņu barjeras bioloģiskajos modeļos, Uthaman un Bardhan sintezēs un optimizēs nanonesējus, bet Sarkar pētīs nanonesēju mehāniskās īpašības, izmantojot atomu spēka mikroskopu.

Netradicionāla pieeja

Bardhan teica, ka pētījuma galvenais mērķis būs noteikt, kuras nanonesēja mehāniskās un molekulārās īpašības var manipulēt un pielāgot, lai efektīvi šķērsotu asins-smadzeņu barjeru.

Pētnieki turpinās regulēt nanonesējus, izmantojot zema līmeņa infrasarkanos lāzerus, piemēram, tos, ko izmanto dermatologi, lai sasildītu nanonesējus līdz drudža temperatūrai, pārraujot to membrānas un nogādājot to zāļu kravas mērķa šūnām.

Tas viss veicinātu “narkotiku piegādi grūti ārstējamu smadzeņu traucējumu gadījumā”, pētnieki rakstīja projekta kopsavilkumā. Bardhan teica, ka šie traucējumi varētu ietvert Alcheimera slimību, Parkinsona slimību, išēmisku insultu, epilepsiju un krampjus.

Pētnieki rakstīja, ka viņu hibrīda, koordinēta un mērķtiecīga pieeja rada “netradicionālus nanonesējus”.

“Lielākā daļa pētnieku parasti strādā pie galējībām,” sacīja Bardhans. “Viņi strādā ar nanodaļiņām, kas ir ļoti cietas vai ļoti mīkstas. Reģions pa vidu ir neizpētīts.

Bet tā ir daudzsološa vieta, ko izpētīt. Kā rakstīja pētnieki: “Terapeitiskie nanonesēji ir mainījuši vairāku slimību ainavu, ļaujot piegādāt zāles konkrētai vietai.”