211service.com
Kunstige røde blodlegemer til lægemiddellevering
Siden 1950'erne har forskere forsøgt at efterligne røde blodlegemers evner. Disse fleksible skiver transporterer ilt gennem hele kroppen og klemmer sig gennem de mindste kapillærer for at gøre det. Men de fysiske egenskaber ved røde blodlegemer, herunder deres dobbelt konkave form, har gjort dem svære at kopiere med præcision.
Ser rødt : Lavet af bionedbrydelige og biokompatible polymerer og proteiner, disse partikler har samme størrelse, form og fleksibilitet som ægte røde blodlegemer.
I forskning offentliggjort mandag i Proceedings of the National Academy of Sciences , har en gruppe med speciale i lægemiddellevering fundet en måde at skabe bionedbrydelige, biokompatible partikler med størrelsen, formen og fleksibiliteten som røde blodlegemer. Gruppen mener, at disse kunstige celler kan være særligt effektive, ikke kun til at transportere ilt, men også som terapeutiske og billeddannende midler.
Folk har lavet over tusind forskellige polymerer af forskellige størrelser til lægemiddellevering. Men hvis man ser dem alle sammen, repræsenterer de den syntetiske verden; partiklerne er pæne og sfæriske, siger Samir Mitragotri , en kemiingeniør ved University of California i Santa Barbara, der ledede det nye arbejde. Hvis man ser på den biologiske verden, bruger naturen alle slags partikler til at levere sine egne varer. Bakterier, celler, vira er alle designet til at udføre meget specifikke leveringsfunktioner.
For at skabe de syntetiske celler starter Mitragotri sammen med forskere ved University of Michigan med sfæriske partikler lavet af en almindelig polymer kaldet poly(mælke- Hvad -glykolsyre (PLGA), en forbindelse kendt for sine biokompatible og bionedbrydelige egenskaber. De udsætter sfærerne for sprit, som får dem til at tømmes og kollapse til fordybninger af et rødt blodlegeme. Den hårde PLGA-partikel fungerer som en form, som forskerne kan afsætte lag efter lag af proteiner omkring. De tværbinder proteinerne for at få dem til at holde til PLGA og opløser derefter den stive indre struktur. Resultatet er en blød, fleksibel proteinskal på størrelse og form som et rødt blodlegeme. Forskerne kan også variere proteinbelægningerne afhængigt af f.eks. tilsætning af hæmoglobin, som kunne transportere ilt.
Hidtil har Mitragotri vist, at partiklerne er fleksible nok til at komprimere og strømme gennem rør i kapillarstørrelse og kan infunderes med lægemidler på næsten alle stadier af processen. Hans gruppe har også indkapslet jernoxid-nanopartikler i de syntetiske celler, hvilket skaber et potentielt kontrastmiddel til MRI'er. Man kan forestille sig at putte disse partikler i blodet og bruge dem til at visualisere blodgennemstrømningen, siger Mitragotri.
Samlet set har jeg aldrig set noget lignende. Både konceptet og fremstillingsmetoderne, de udviklede, er meget interessante, siger Ali Khademhosseini , en biomedicinsk ingeniør ved Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology. Der er en stigende forståelse for, hvordan formen af partikler er vigtig for en række forskellige ting, såsom hydrodynamikken af partikler inde i væsken, eller hvordan forskellige biologiske enheder interagerer med dem.
Sådanne fleksible, potentielt langtidsholdbare partikler rummer et stort potentiale for lægemiddellevering. Men Mitragotri har endnu ikke undersøgt, om de syntetiske celler kan klare den sværeste test: at forblive i cirkulation. At bevise, at partiklerne forbliver i blodbanen og ikke udløser et immunangreb, er et kritisk skridt, som vil kræve test på dyr.
Tilbage i 1966 lavede jeg lignende [partikler], der kan ændre sig i form og størrelse, siger kunstig blodforsker Thomas chang fra McGill University i Quebec, Canada. Disse celler, siger han, kunne også presse sig gennem kapillærrør og havde omtrent samme størrelse som røde blodlegemer. Problemet var, at selv syntetiske celler en ottendedel af størrelsen af almindelige blodceller blev renset ud af blodet inden for 30 sekunder. (I 1970'erne fandt forskerne ud af, at kunstige blodpartikler fungerer bedst ved 200 nanometer eller mindre - 30 gange mindre end røde blodlegemer.) Det vigtigste er at vise, at de forbliver i cirkulationen, siger Chang.
Selv de mest avancerede syntetiske partikler bliver ryddet ud af blodet utroligt hurtigt. Den længste cirkulerende nanopartikel nogensinde varede omkring 24 timer, så der er behov for at udvikle en tilgang til noget, der kan cirkulere i blodbanen i lang tid, siger Jeffrey Karp , en Harvard-MIT professor i sundhedsvidenskab og teknologi. Men den nye forskning kan være et stort skridt i den retning, siger han, hvis kroppen holder de syntetiske celler i cirkulation i så længe som to til tre måneder, som rigtige røde blodlegemer. Karp fortæller, at de produktionsmetoder, som Mitragotri og hans kolleger brugte, kunne skaleres op uden større besvær.
Hvis vi antager, at cellerne står til tidens kredsløbsprøve, ville jeg tro, at enhver, der forsøger at bruge et nanopartikellignende system til levering eller til billeddannelse, ville have god grund til at gå med disse partikler, siger Daniel Pakke , en lægemiddelleveringsforsker ved University of Illinois i Urbana-Champaign.
Mitragotri siger, at næste skridt vil være dyreforsøg. Han vil også undersøge andre måder at efterligne naturens leveringsmetoder. Vi startede med røde blodlegemer, men der er mange andre, jeg kan komme i tanke om, der kunne være interessante, som virus og bakterier, siger han. Du har din syntetiske verden på den ene side og din biologiske verden på den anden, og vi ønsker at bygge bro mellem disse to yderpunkter bedst muligt.