211service.com
Hurtig nanostøbning
En meget alsidig metode til fremstilling af nanopartikler er nu blevet brugt til at fremstille multifunktionelle kræftbehandlingspartikler. Ifølge Joseph DeSimone, professor i kemi og kemiteknik ved University of North Carolina ved Chapel Hill og North Carolina State University, som præsenterede arbejdet på American Chemical Society-konferencen i denne uge i Atlanta, har den nye syntesemetode potentielle anvendelser i brændselsceller , mikrofluidika og vacciner også.
[Klik her for billeder af nanostøbningsmetoden.]
Processen har evnen til at skabe nanopartikler af næsten enhver form eller kemisk sammensætning. Det er meget, meget lovende, siger Shelton Earp, direktør for Lineberger Comprehensive Cancer Center ved UNC. Eksperter på kræftcentret går nu i gang med levende dyreforsøg af nanopartikler, der er lavet ved hjælp af metoden. Partiklerne er designet til at glide ud af blodbanen og levere både medicin og billeddannende midler direkte til kræftceller og skåner raske celler. En sådan målrettet levering kunne væsentligt forbedre både sikkerheden og effektiviteten af kræftlægemidler. Earp siger, at inden for et år vil separate undersøgelser vise, om partikler fremstillet på denne måde sikkert og effektivt kan bekæmpe hud- og brystkræft hos mus.
Forskere ledet af DeSimone skabte nanopartiklerne ud af en polymer og et kræftlægemiddel såsom doxorubicin, der danner 200 nanometer-store partikler - på størrelse med nogle vira. Derefter vedhæftede de monoklonale antistoffer, der forbinder til proteiner, der er fremherskende i kræftceller, hvilket muliggør målrettet lægemiddellevering. Billeddannende midler kan også fastgøres til ydersiden af partiklen, hvilket potentielt giver lægerne mulighed for at overvåge, hvor stoffet er på vej hen. Polymeren, som er det samme materiale, der bruges i bioabsorberbare suturer, skulle til sidst nedbrydes og forlade kroppen.
Flere andre forskningsgrupper udvikler og tester nu nanopartikler til lægemiddellevering. Det, der adskiller denne indsats, er den alsidige støbemetode, der bruges til at fremstille partiklerne, som Robert Langer, professor i kemiingeniør ved MIT, siger er ret imponerende. Metoden giver forskere mulighed for at lave meget små og præcist kontrollerede former ud af organiske materialer, inklusive dem, der vides at være sikre i kroppen.
Som med enhver formningsproces begynder DeSimones metode med en original form, kaldet masteren, som nogen vil kopiere. Der dannes derefter et materiale omkring denne form - dette bliver til formen. Mesteren fjernes, og et andet materiale indføres, som er dannet af formen til en kopi af den originale form. Kernen i denne nye nanometode er et materiale til fremstilling af forme kaldet perfluorpolyether (PFPE), som starter som en væske med den ekstraordinære evne til at glide ind i enhver afkroge af mesteren uden at klæbe til den. Forskerne omdanner derefter polymeren til et fleksibelt fast stof ved at udsætte det for lys og fjerner masteren – et nemt trin, fordi formen ikke klæber til originalen og er fleksibel.
Forskerne har brugt nanorør og viruspartikler som mastere for eksempel og lavet kopier af dem med en opløsning ned til en halv nanometer. Til partiklerne, der afgivet lægemidler, lavede de masteren af silicium ved hjælp af litografiske teknikker og lavede en række skiveformer på en wafer. De hældte derefter PFPE over skiverne og hærdede dem for at danne en form. For at lave kopier af skiverne pressede de formen ind i en anden væske hældt på en flad overflade. Denne væske fyldte formen og blev derefter hærdet for at danne solide kopier af de originale skiver. Brug af litografi bringer kontrol over størrelsen og formen, siger DeSimone, med elektronikindustriens præcision og ensartethed.
Larken Euliss, en kemiker ved UNC, der arbejder med DeSimone, siger, at nyere forskning viser, at forskelle i størrelse og form betyder noget, når det kommer til effektivt at levere lægemidler til celler. Deres metoder kunne føre til mere effektive strukturer til udlevering af lægemidler, som nu har tendens til at være sfæriske. En cigarformet partikel kan for eksempel være tynd nok til at undslippe gennem væggen af et blodkar og dermed nå en tumor, og dens lange form ville lade forskeren læsse mere medicin.
Lægemiddelleveringspartikler er kun én anvendelse. Zhilian Zhou, en forsker, der arbejder med DeSimone, har udviklet en brændselscelle med væsentligt højere ydeevne end de nuværende, til dels ved at bruge støbemetoden til at mønstre en nøglemembran.
I sidste ende vil DeSimone gerne udnytte syntesemetodens evne til at danne kopier af vira til at lave nødvacciner. Han har allerede været i stand til at lave kopier af vira, men disse kopier har ikke den samme kemiske sammensætning som vira, og vil derfor ikke linke til celler, som virus gør. DeSimone siger, at det dog burde være muligt at inkorporere aktive molekyler i støbeprocessen og derved skabe kunstige vira, der kan binde sig til celler og blokere rigtige vira i at gøre det. Og da viruskopierne ikke har noget DNA, ville de ikke være farlige, siger han.