„Nanoimpeller” eliberează medicamente anticanceroase în interiorul celulelor canceroase

celulele

Cercetătorii de la Nano Machine Center de la California NanoSystems Institute din UCLA au dezvoltat un nou tip de nanomașină care poate captura și stoca medicamente anticanceroase în porii mici și le poate elibera în celulele canceroase ca răspuns la lumină.

Cunoscut ca „nanoimpulsor”, dispozitivul este prima nanomachină alimentată cu lumină care funcționează în interiorul unei celule vii, o dezvoltare care are implicații puternice pentru tratamentul cancerului.

Cercetătorii UCLA au raportat sinteza și funcționarea nanoparticulelor care conțin nanoimpulere care pot livra medicamente anticanceroase pe 31 martie în ediția online a jurnalului de nanoștiințe Small.

Studiul a fost realizat în comun de Jeffrey Zink, profesor UCLA de chimie și biochimie, și Fuyu Tamanoi, profesor UCLA de microbiologie, imunologie și genetică moleculară și director al programului de transducție a semnalului și terapeutică la Centrul Jonsson Comprehensive Cancer al UCLA. Tamanoi și Zink sunt doi dintre co-directorii Centrului de mașini Nano pentru livrare țintită și lansare la cerere de la Institutul California NanoSystems.

Sistemele nanomecanice concepute pentru a prinde și elibera molecule din pori ca răspuns la un stimul au făcut obiectul unei investigații intense, în mare parte pentru aplicațiile lor potențiale în administrarea precisă a medicamentelor. Nanomaterialele adecvate pentru acest tip de operațiune trebuie să fie alcătuite atât dintr-un container adecvat, cât și dintr-o componentă mobilă foto-activată.

Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii UCLA au folosit nanoparticule de silice mezoporoase și au acoperit interiorul porilor cu azobenzen, o substanță chimică care poate oscila între două conformații diferite la expunerea la lumină. Funcționarea nanoimpellerului a fost demonstrată folosind o varietate de celule canceroase umane, inclusiv celule de colon și cancer pancreatic. Nanoparticulele au fost administrate celulelor canceroase umane in vitro și preluate în întuneric. Când lumina a fost îndreptată către particule, mecanismul nanoimpulsor a intrat în vigoare și a eliberat conținutul.

Porii particulelor pot fi încărcați cu molecule de marfă, cum ar fi coloranți sau medicamente anticanceroase. Ca răspuns la expunerea la lumină, are loc o mișcare de mișcare, determinând moleculele de încărcare să scape din pori și să atace celula. Imaginile microscopice confocale au arătat că funcționarea rotorului poate fi reglată precis de intensitatea luminii, timpul de excitație și lungimea de undă specifică.

Am dezvoltat un mecanism care elibereaza molecule mici in medii apoase si biologice in timpul expunerii la lumina, a spus Zink. Nanomachines sunt pozitionate in pori de dimensiuni moleculare in interiorul particulelor sferice si functioneaza in medii apoase si biologice.

„Realizarea aici este obținerea unui control precis al cantității de medicamente care sunt eliberate prin controlul expunerii la lumină”, a spus Tamanoi. „Eliberarea controlată la o anumită locație este problema cheie. Iar eliberarea este activată doar în cazul în care lumina strălucește. ”

„Am fost extrem de încântați să descoperim că mașinile au fost preluate de celulele canceroase și că au răspuns la lumină. Am observat uciderea celulelor ca urmare a morții celulare programate ”, au spus Tamanoi și Zink.

Acest sistem nanoimpulsor poate deschide o nouă cale de administrare a medicamentelor sub control extern la momente și locații specifice pentru fototerapie. Manipularea cu telecomandă a mașinii se realizează prin variația atât a intensității luminii, cât și a timpului în care particulele sunt iradiate la lungimile de undă specifice la care absorb rotorele azobenzenice.

„Acest sistem are aplicații potențiale pentru livrarea precisă a medicamentelor și ar putea fi următoarea generație pentru o nouă platformă pentru tratamentul cancerelor precum cancerul de colon și de stomac”, au spus Zink și Tamanoi. Faptul ca se poate actiona mecanismul prin telecomanda inseamna ca se poate administra repetate doze mici eliberari pentru a obtine un control mai mare al efectului de droguri.

Tamanoi și Zink spun că cercetarea reprezintă un prim pas interesant în dezvoltarea nanomașinilor pentru terapia cancerului și că sunt necesari pași suplimentari pentru a demonstra inhibarea reală a creșterii tumorale.

Echipa de cercetare include, de asemenea, Eunshil Choi, student absolvent în laboratorul lui Zink, și Jie Lu, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Tamanoi.