Indiana-universitetets forskare har upptäckt att nanopartiklar som levererar narkotika fäster på sina mål på olika sätt baserat på deras position när de träffas-som dansare i balsal som ändrar sina rörelser med musiken.

Studien, publicerad 13 november i tidningen ACS Nano , är signifikant eftersom "rörelsen" av terapeutiska partiklar när de binder till receptorställen på humana celler kan indikera effektiviteten av läkemedelsbehandlingar. Effekten av immunterapi, som använder kroppens eget immunförsvar för att bekämpa sjukdomar som cancer, beror delvis på förmågan att "stämma" styrkan hos cellulära bindningar, till exempel.

"I många fall, ett läkemedels effektivitet är inte baserat på huruvida det binder till en riktad receptor på en cell eller inte, men hur starkt det binder, "sa Yan Yu, en biträdande professor vid Institutionen för kemi vid IU Bloomington College of Arts and Sciences, som ledde studien. "Ju bättre vi kan observera dessa processer, desto bättre kan vi undersöka läkemedlets terapeutiska effektivitet. "

Fram till denna studie, forskare trodde att partiklar saktade ner och fastnade när de band till en receptor på en cell.

"Men vi såg också något nytt, "Sa Yu." Vi såg partiklarna rotera annorlunda baserat på när de fastnade för att binda till sina receptorer. "

Detta har aldrig setts för, eftersom, om molekylär rörelse är en vals, då tittade forskare bara på en enda dansare.

För att genomföra sin studie, Yus team introducerade danspartners. Dessa var två nanopartiklar - en färgad grön, den andra röda - som parades ihop för att bilda en enda avbildningsmarkör synlig under ett fluorescensmikroskop. Denna "nanoprobe" kamouflerades sedan med en cellmembranbeläggning tagen från en T -lymfocyt, en typ av vita blodkroppar som spelar en roll i kroppens immunsystem.

De två färgerna gjorde det möjligt för forskarna att samtidigt observera "rotationsrörelsen" - att cirkla på plats - och "translationell rörelse" - rörelse över det fysiska rummet - av partikeln innan de fästes till cellen.

"Vi fann att partiklarna började med slumpmässig rotation, flyttade till gungande rörelse, sedan en cirkelrörelse och slutligen en begränsad cirkelrörelse, "Sa Yu." Observationen av detta stora utbud av rotationsrörelser - och övergången från en form till nästa vid olika tidpunkter - är helt ny. "

Dessutom, forskarna kunde börja ansluta dessa olika rörelser till olika bindningsstyrkor.

Gruppen valde att "kamouflera" de syntetiska partiklarna med cellmembran eftersom dessa partiklar inte elimineras av kroppens immunsystem som främmande föremål på samma sätt som konventionella syntetiska partiklar. Användningen av kroppens egna cellmembran eliminerar också behovet av att designa komplicerade ytdrag som binder till specifika celler eftersom de redan finns i de befintliga membranen.

Att övervaka "valsning" av kamouflerade T-lymfocyter för att förstå deras riktade bindning till tumörceller är nästa fas av deras forskning, Sa Yu.