Forskare vid UC Santa Barbara har designat en nanopartikel som har ett par unika - och viktiga - egenskaper. Sfärisk i form och silver i sammansättning, den är innesluten i ett skal belagt med en peptid som gör det möjligt att rikta tumörceller. Vad mer, skalet är etsbart så att de nanopartiklar som inte träffar sitt mål kan brytas ner och elimineras. Forskningsresultaten visas idag i tidskriften Naturmaterial .

Kärnan i nanopartikeln använder ett fenomen som kallas plasmonik. Vid plasmonik, nanostrukturerade metaller som guld och silver ger resonans i ljus och koncentrerar det elektromagnetiska fältet nära ytan. På det här sättet, fluorescerande färgämnen förbättras, framträder ungefär tiofaldigt ljusare än deras naturliga tillstånd när ingen metall finns. När kärnan är etsad, förbättringen försvinner och partikeln blir svag.

UCSB:s Ruoslahtis forskningslaboratorium utvecklade också en enkel etsningsteknik med hjälp av biokompatibla kemikalier för att snabbt demontera och ta bort silvernanopartiklar utanför levande celler. Denna metod lämnar endast de intakta nanopartiklarna för avbildning eller kvantifiering, därmed avslöjas vilka celler som har riktats in och hur mycket varje cell har internaliserats.

"Demonteringen är ett intressant koncept för att skapa läkemedel som svarar på en viss stimulans, "sa Gary Braun, en postdoktor i Ruoslahti Lab på Institutionen för molekylär, Cell- och utvecklingsbiologi (MCDB). "Det minimerar också toxiciteten utanför målet genom att bryta ner överflödiga nanopartiklar så att de sedan kan rensas genom njurarna."

Denna metod för att ta bort nanopartiklar som inte kan penetrera målceller är unik. "Genom att fokusera på nanopartiklar som faktiskt kom in i celler, Sa Braun, "Vi kan då förstå vilka celler som var riktade och studera vävnadstransportvägarna mer i detalj."

Vissa läkemedel kan passera genom cellmembranet på egen hand, men många droger, särskilt RNA- och DNA -genetiska läkemedel, är laddade molekyler som blockeras av membranet. Dessa läkemedel måste tas in genom endocytos, processen genom vilken celler absorberar molekyler genom att uppsluka dem.

"Detta kräver vanligtvis en nanopartikelbärare för att skydda läkemedlet och bära det in i cellen, "Braun sa." Och det är vad vi mätte:internaliseringen av en bärare via endocytos. "

Eftersom nanopartikeln har en kärnskalstruktur, forskarna kan variera dess yttre beläggning och jämföra effektiviteten av tumörmålning och internalisering. Att byta ut ytmedlet möjliggör målsökning av olika sjukdomar - eller organismer när det gäller bakterier - genom användning av olika målreceptorer. Enligt Braun, detta bör bli ett sätt att optimera läkemedelsleverans där kärnan är ett läkemedelsinnehållande fordon.

"Dessa nya nanopartiklar har några anmärkningsvärda egenskaper som redan har visat sig vara användbara som ett verktyg i vårt arbete som avser målinriktad läkemedelsleverans till tumörer, "sade Erkki Ruoslahti, adjungerad framstående professor vid UCSB:s Center for Nanomedicine and MCDB department. "De har också potentiella tillämpningar för att bekämpa infektioner. Farliga infektioner orsakade av bakterier som är resistenta mot alla antibiotika blir allt vanligare, och nya tillvägagångssätt för att hantera detta problem behövs desperat. Silver är ett lokalt använt antibakteriellt medel och vår inriktningsteknik kan göra det möjligt att använda silvernanopartiklar vid behandling av infektioner var som helst i kroppen. "