(PhysOrg.com) -- Nytt mikrochip i stämpelstorlek möjliggör snabbare produktion av lågkostnad, högeffektiva nanofordon för genleverans.

Genterapi har ett löfte om att bota en mängd olika sjukdomar, inklusive cancer, och nanopartiklar har erkänts som lovande vehiklar för effektiv och säker leverans av gener till specifik typ av celler eller vävnader. Detta kan ge en alternativ genmanipulations- och/eller terapistrategi till de konventionella metoder som använder virus.

Dock, den befintliga processen som är tillgänglig för att producera och undersöka nanopartiklar för detta ändamål är begränsad på grund av användningen av konventionella syntetiska metoder som är besvärliga och tidskrävande. Dessutom, de konventionella metoderna är ofta inte tillräckliga för att generera produktiva resultat som möter det komplexa behovet inom biologi, I detta fall, optimal genleveransprestanda.

I ett försök att övervinna detta problem, UCLA-forskare från California NanoSystems Institute och Crump Institute for Molecular Imaging har etablerat ett snabbare sätt att producera högeffektiva nano-fordon för genleverans. Forskargruppen utvecklade ett supramolekylärt syntetiskt tillvägagångssätt för att producera ett bibliotek av nanopartiklar för genleverans genom att helt enkelt blanda flera molekylära byggstenar och DNA-nyttolaster (utan användning av komplicerad/flerstegssyntes). För att effektivisera processen, en digital dubbelkärnig mikroreaktor (DCM), eller mikrochip, designades och tillverkades för att producera och undersöka biblioteket av artificiella virus i jakt på en optimal genleveransprestanda.

I en tidning på omslaget till oktobernumret av ACS Nano, forskargruppen beskriver sina resultat, som representerar en proof-of-concept-demonstration för att etablera den nya metoden för att utföra bioanalyser som vanligtvis utförs för att mäta effekterna av ett ämne på en levande organism och är väsentliga i utvecklingen av nya läkemedel.

"Vi föreställer oss att vårt nya tillvägagångssätt kan användas för att generera nanopartikelbaserade fordon för att leverera en mängd olika laster, inklusive olika gener, siRNA, proteiner, läkemedel, såväl som alla kombinationer av dessa element, sade professor Hsian-Rong Tseng, en docent i molekylär och medicinsk farmakologi och medlem av CNSI och Crump.

"Till skillnad från konventionella metodbaserade manuella operationer, UCLA-mikrochippet är speciellt utformat för att undvika mänskliga misstag, påskynda hanteringsprocedurerna, förbättra reproducerbarheten och uppnå ekonomisk användning av prover, ”   sa Dr Hao Wang, en forskarassistent vid Dr. Tsengs forskningslaboratorium och huvudförfattaren till denna artikel. "Det tillåter automatiserad formulering av ett storskaligt bibliotek bestående av upp till 648 olika DNA-innehållande nanopartiklar inom 2,5 timmar."

Under de senaste sex åren, Tsengs forskargrupp har banat väg för utforskningen av digital mikrofluidik för sekventiella och parallella kemiska reaktioner. Digital microfludics är en alternativ teknik för lab-on-a-chip-system baserad på mikromanipulation av isolerade droppar.

Forskargruppen undersöker för närvarande användningen av dessa högeffektiva nano-vehiklar för leverans av gener som underlättar omprogrammering av mänskliga celler för att generera inducerade pluripotenta stamceller (iPSCs) som är avgörande inom området för regenerativ medicin.

Leds av professor Tseng, UCLA-teamet samarbetade med forskare från Center for Nanoscience and Nanotechnology vid Wuhan Textile University, Kina och University of Texas Health Center i Houston, Texas. Forskningen stöddes av NIH-NCI NanoSystems Biology Cancer Center och California Institute of Regenerative Medicine.