Нанотехнологии: Повышение коэффициент умственного развития о 'Smart' системы доставки лекарств

Немного технологий может сравниться с экспоненциального роста наблюдаются в ковер доставкой в последние годы, и еще меньше способны конкурировать с благоприятной возможности нанотехнологий. Потенциальный успех или провал следующего наркотиков блокбастер вполне может ездить по сложности его транспортировки, обмена веществ и / или механизм поглощения, именно поэтому многие исследователи лихорадочно работает над повышением LQ. "умных" систем доставки лекарств - по сути революцию в мире современной медицины.

Один растущей сферой интересов является разработка "молекулярной транспортных средств" - частицы, которые заполняются с медициной или новых генов, а затем вводили внутривенно на сайт в теле, где они необходимы. Прибыв на место, эти контейнеры освободить их активного содержимого страниц. Это звучит просто, но как же обеспечить, что транспортные средства освобождения всех их содержание?

Как правило, исследователи будут предопределять число молекул, которые, как предполагается распространять через мембрану. "Мы могли бы ярлык молекул, их можно увидеть, как они проникают в стенки баллона", объясняет Франк Карузо, возглавляющий Univ. из Мельбурна (UM, Австралии, <a target="_blank" href="http://www.unimelb.edu.au" rel="nofollow"> www.unimelb.edu.au </ A>). Центр по нанотехнологиям. "Однако, кроме этикетки, изменяет размер молекулы, и, соответственно, его способность проходить через поры", продолжает он.

Карузо является инициатором развития молекулярной маяк из одной нити ДНК, которая позволяет ученым быстро и точно определить проницаемость ДНК через стенку транспортного средства доставки наркотиков. ДНК спроектированы с светоизлучающие молекулы (так называемые флуорофора) на одном конце и питье (молекула, которая останавливает флуорофора от излучающего свет) в другой. ДНК самостоятельно собрать так, чтобы два сегмента конце паре, образуя петлю в центре города. Когда "напиток" близок к флуорофора, он останавливается флуорофора с выделением света. В этой конфигурации, капсулы считается "закрытой".

Чтобы определить проницаемость капсулы, молекулярной маяки должны быть размещены внутри доставки транспортного средства. Если ДНК проходит через стенку коробочки, маяк открывается флуорофора излучает свет. Если нет ДНК проходит через капсулу, маяк остается "выключен". Различные длины нити ДНК могут быть использованы для проверки маяки могут пройти через мембрану.

Самоорганизующиеся структуры

Аналогичные усилия идут на Univ. Калифорнии в Санта-Барбаре (<a target="_blank" href="http://www.ucsb.edu" rel="nofollow"> www.ucsb.edu </ A>), где новая парадигма была определена на липидный самосборки, что приводит к образованию nanotubule в смешанных заряженных систем. Нанотрубки "умных" в том, что они способны, чтобы инкапсулировать наркотиков или ген, а затем открыть до доставки товара на определенном месте в теле.

В концептуальном этапе своей работы, следователи посмотрел на взаимодействие микротрубочек-заряжены отрицательно, полых цилиндров из белка (полученные от крупного ткани мозга) - и катионных липидного бислоя мембран. Они определили, что, манипулируя электрическими зарядами липидных мембран и белков микротрубочек, они могут создавать открытые или закрытые bionanotubes или наноразмерных капсулах (рисунок).

Кроме того, контролируя степень перезарядки нанотрубки липидов, белков позволяет переключаться между двумя странами. "Как вода бисером вверх на машине, в зависимости от наличия или отсутствия автомобиля был воском, липидного или бусины на поверхности из микротрубочек, или, выполаживаютcя и пальто целом цилиндрической поверхности микротрубочек, в зависимости от заряда, "объясняет Кира Safinya, профессор материалы и физика объясняет. "Мы установили порог условия для этих структур".

Ученые в настоящее время проведения экспериментов по стабилизации и удлинить липидов, белков нанотрубок. Они работают с наркотиками химиотерапии Таксол, которую они считают, что их nanocapsule технология обеспечивает эффективное целевых сайтов.

Анти-рак "умные" бомбы

Рак лекарства, которое может зарыться в опухоли, уплотнения выходов и доставить смертельной дозы противоопухолевых токсинов, обеспечивая при этом оставляя здоровые клетки невредимыми звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой. Но, используя готовые лекарства и материалы, исследователи Массачусетского технологического института (MIT; Кембридже; <a target="_blank" href="http://www.mit.edu" rel="nofollow"> www.mit.edu </ A>) разработали наночастицы, чтобы сделать именно это. Вызывается "nanocell" (или наночастицы) 200-нм диаметром. Структура состоит из шара в шаре с антиангиогенная наркотиков (1, что отрезает кровоснабжения опухоли и умирает с голоду до смерти) заполнения кольцевого пространства и химиотерапии агентов заполнения внутреннего баллона. Умный химии поверхности позволяет избежать nanocells иммунной системы, а их небольшой размер позволяет им пройти через сосудах опухоли. "Но они слишком велики, чтобы проникнуть в поры обычных морских судов", говорит Рам Sasisekharan, профессор биологической инженерии Массачусетского технологического института, разделения и руководитель исследовательской группы.

После того, наночастицы внутри опухоли, ее внешней мембраны распадается, быстрого развертывания антиангиогенными наркотиков. Кровью сосудов, питающих опухоль, то коллапс, захвата загруженных наночастиц в опухоли, где она медленно отпускает химиотерапии.

MIT ученые протестировали на мышах nanocell, где она сократилась опухоль, остановился ангиогенеза и избежать системной токсичности гораздо лучше, чем других видов обработки и доставки изменения (например, химиотерапия, анти-ангиогенез или оба). Но больной выживаемости и качества жизни, что действительно внушает этого исследования, говорит Sasisekharan. Восемьдесят процентов обработанных выжили после 65 дней, а мышей, которые были предложены лучшие современные терапии выжили только 30 дней. Нелеченых животных погибли в течение 20 дней.

В целом, nanocell работал лучше, чем против меланомы, рака легкого, указывающие на необходимость настроить дизайн для различных злокачественных новообразований, говорит Sasisekharan. Одно из достоинств модели является то, что она позволяет рациональной и систематической оценки сочетаниях наркотиков и грузоподъемных механизмов.

Более безопасным, эффективным векторов гена

Генная терапия, в которой вирусного вектора используется для изменения дефектные гены или заменить недостающие, показал значительный потенциал в качестве средства лечения заболеваний на животных моделях. Но его использование у людей была затруднена проблемы безопасности, такие, как возвращение вирусного вектора в исходное генотипа (дикого типа), что вызвало некоторое число погибших в ходе клинических испытаний. Исходя из этого, исследователи изучали использование не вирусных векторов, которые, как предполагается проводить меньше риски во время доставки терапевтических генов.

Исследователи в Государственном Univ. Нью-Йорк в Буффало (UB; <a target="_blank" href="http://www.buffalo.edu" rel="nofollow"> www.buffalo.edu </ A>) разработали генных комплексов наночастиц , которые обеспечивают генов в мозге жизни мышей с эффективностью, что соперники вирусных векторов, а не наблюдаемых токсических эффектов. "До сих пор не невирусных метод оказался столь же эффективным как вирусных векторов в естественных условиях", говорит Парас Прасад, главный исследователь наномедицины института программы и руководитель проекта. "Этот переход от в пробирке в естественных условиях является значительным шагом вперед в разработке экспериментальных, не вирусная методов изучения мозга биологии".

В отличие от вирусных векторов, которые создаются при жестко контролируемых лабораторных условиях, наночастицы UB являются синтезированы легко в течение нескольких дней от органически изменение кремния. Их поверхность может быть функционализированных затрагивать конкретные клетки, тем самым создавая генной терапии для различных тканей головного мозга и типы клеток.

В лабораторных условиях исследователи вводили мышам с наночастицами, содержащих люминесцентных маркеров генов, что целенаправленные нейронов допамина в головном мозге. Новый метод визуализации, который работает на живых животных используется для наблюдения флуоресценции клеток головного мозга. Ученые также исследовали возможность манипулирования поведением отдельных клеток головного мозга. Они обнаружили, что наночастицы могут активировать взрослых стволовых клеток мозга в естественных условиях изменения рецептора фактора роста в ядре.

Прасад говорит, что это технология может позволить, чтобы "включить" эти клетки вынужденного бездействия в качестве эффективных заменителей клеток разрушено нейродегенеративных заболеваний, таких, как Паркинсона, или на ремонт неврологического повреждения, вызванные травмой или инсульта. Команда UB планирует опробовать этот подход на более крупных животных в ближайшем будущем.