• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ett nytt sätt att leverera läkemedel med exakt inriktning

    Diagrammet illustrerar strukturen hos de små bubblorna, kallas liposomer, används för att leverera droger. De blå sfärerna representerar lipider, en slags fettmolekyl, som omger en central hålighet som innehåller magnetiska nanopartiklar (svart) och läkemedlet som ska levereras (rött). När nanopartiklarna värms upp, läkemedlet kan fly in i kroppen. Upphovsman:Massachusetts Institute of Technology

    De flesta läkemedel måste antingen intas eller injiceras i kroppen för att göra sitt arbete. Hur som helst, det tar lite tid för dem att nå sina avsedda mål, och de tenderar också att sprida sig till andra delar av kroppen. Nu, forskare vid MIT och på andra håll har utvecklat ett system för att leverera medicinska behandlingar som kan släppas vid exakta tidpunkter, minimalt invasivt, och som i slutändan också kan leverera dessa läkemedel till specifikt riktade områden, till exempel en specifik grupp neuroner i hjärnan.

    Det nya tillvägagångssättet är baserat på användningen av små magnetiska partiklar inneslutna i en liten ihålig bubbla av lipider (fettmolekyler) fyllda med vatten, känd som en liposom. Det valda läkemedlet är inkapslat i dessa bubblor, och kan frigöras genom att applicera ett magnetfält för att värma upp partiklarna, så att läkemedlet kan fly från liposomen och in i den omgivande vävnaden.

    Resultaten rapporteras idag i tidningen Naturnanoteknik i ett papper av MIT postdoc Siyuan Rao, Docent Polina Anikeeva, och 14 andra på MIT, Stanford University, Harvard Universitet, och Swiss Federal Institute of Technology i Zürich.

    "Vi ville ha ett system som kunde leverera ett läkemedel med tidsmässig precision, och så småningom kan rikta in sig på en viss plats, "Anikeeva förklarar." Och om vi inte vill att det ska vara invasivt, vi måste hitta ett icke-invasivt sätt att utlösa frisläppandet. "

    Magnetiska fält, som lätt kan tränga igenom kroppen - vilket framgår av detaljerade interna bilder som produceras av magnetisk resonansavbildning, eller MR - var ett naturligt val. Den svåra delen var att hitta material som kan triggas att värmas upp med hjälp av ett mycket svagt magnetfält (ungefär en hundradel av styrkan för det som används för MRT), för att förhindra skador på läkemedlet eller omgivande vävnader, Säger Rao.

    Rao kom på idén att ta magnetiska nanopartiklar, som redan visat sig kunna värmas upp genom att placera dem i ett magnetfält, och packa dem i dessa sfärer som kallas liposomer. Dessa är som små bubblor av lipider, som naturligt bildar ett sfäriskt dubbelskikt som omger en vattendroppe.

    När den placeras inuti ett högfrekvent men låghållfast magnetfält, nanopartiklarna värms upp, värmer lipiderna och får dem att övergå från fast till flytande, vilket gör skiktet mer poröst - lagom nog för att låta några av läkemedelsmolekylerna fly ut i de omgivande områdena. När magnetfältet är avstängt, lipiderna stelnar igen, förhindra ytterligare utsläpp. Över tid, denna process kan upprepas, sålunda frigör doser av det medföljande läkemedlet med exakt kontrollerade intervaller.

    Elektronmikroskopbild visar den verkliga liposomen, den vita klumpen i mitten, med dess magnetiska partiklar som visas i svart i mitten. Upphovsman:Massachusetts Institute of Technology

    Läkemedelsbärarna konstruerades för att vara stabila inuti kroppen vid normal kroppstemperatur på 37 grader Celsius, men kan släppa ut sin nyttolast med droger vid en temperatur av 42 grader. "Så vi har en magnetbrytare för läkemedelsleverans, "och den värmemängden är tillräckligt liten" så att du inte orsakar termisk skada på vävnader, säger Anikeeva, som har utnämningar vid institutionerna för materialvetenskap och teknik och hjärn- och kognitiva vetenskaper.

    I princip, denna teknik kan också användas för att styra partiklarna till specifika, hitta platser i kroppen, använda gradienter av magnetfält för att driva dem längs, men den aspekten av arbetet är ett pågående projekt. Tills vidare, forskarna har injicerat partiklarna direkt på målplatserna, och användning av magnetfält för att styra tidpunkten för läkemedelsfrisättningar. "Tekniken gör att vi kan ta itu med den rumsliga aspekten, "Anikeeva säger, men det har ännu inte påvisats.

    Detta kan möjliggöra mycket exakta behandlingar för en mängd olika tillstånd, hon säger. "Många hjärnstörningar kännetecknas av felaktig aktivitet hos vissa celler. När neuroner är för aktiva eller inte tillräckligt aktiva, som manifesterar sig som en störning, som Parkinsons, eller depression, eller epilepsi. "Om ett medicinskt team ville leverera ett läkemedel till ett specifikt antal neuroner och vid en viss tidpunkt, till exempel när en symptomdebut upptäcks, utan att utsätta resten av hjärnan för det läkemedlet, detta system "kan ge oss ett mycket exakt sätt att behandla dessa tillstånd, " hon säger.

    Rao säger att att göra dessa nanopartikelaktiverade liposomer faktiskt är en ganska enkel process. "Vi kan förbereda liposomerna med partiklarna inom några minuter i labbet, " hon säger, och processen bör vara "mycket lätt att skala upp" för tillverkning. Och systemet är i stort sett tillämpligt för läkemedelsleverans:"vi kan inkapsla alla vattenlösliga läkemedel, "och med några anpassningar, andra droger också, hon säger.

    En nyckel för att utveckla detta system var att perfektionera och kalibrera ett sätt att göra liposomer av en mycket enhetlig storlek och komposition. Detta innebär att man blandar en vattenbas med fettsyralipidmolekylerna och magnetiska nanopartiklar och homogeniserar dem under exakt kontrollerade förhållanden. Anikeeva jämför det med att skaka en flaska salladsdressing för att få olja och vinäger blandat, men styr tidpunkten, skakningens riktning och styrka för att säkerställa en exakt blandning.

    Anikeeva säger att medan hennes team har fokuserat på neurologiska störningar, eftersom det är deras specialitet, läkemedelsleveranssystemet är faktiskt ganska allmänt och kan appliceras på nästan alla delar av kroppen, till exempel för att leverera cancerläkemedel, eller till och med att leverera smärtstillande medel direkt till ett drabbat område istället för att leverera dem systemiskt och påverka hela kroppen. "Detta kan leverera det där det behövs, och inte leverera det kontinuerligt, "men bara efter behov.

    Eftersom själva magnetpartiklarna liknar dem som redan används i stor utsträckning som kontrastmedel för MR -skanningar, godkännandeprocessen för deras användning kan förenklas, eftersom deras biologiska kompatibilitet till stor del har bevisats.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com