Uppmätt i miljarddels meter, självmonterande nanostorlekar som är utformade för att bära droger och bildmedel in i kroppen revolutionerar medicinen genom att förbättra läkemedlets löslighet och biodistribution, tillhandahålla en plattform för att kombinera mål- och avbildningsmedel, och gör det möjligt att korsa membranbarriärer samt möjliggöra kombinationsterapier av läkemedel och bildbehandling.
Självmonterande nanoanordningar är nu inskrivna i nanomedicinrevolutionen, en historia som berättats av forskare från Duke University och University of Southern California i en artikel i den aktuella TEKNIK &INNOVATION , Förfaranden från National Academy of Inventors.
Deras rapport omfattar två klasser av självmonterade, nanoskala medicinska leveransanordningar som för närvarande används för att transportera läkemedel och även bildmaterial över fysiologiska hinder som de, agerar själva, skulle inte kunna korsa.
"Självmonteringsanordningar i nanoskala är komplexa strukturer organiserade från enklare delkomponenter - antingen naturligt förekommande eller konstruerade - som antar komplexa strukturer som är svåra att uppnå genom kemisk syntes, "sade tidningens motsvarande författare Dr Ashutosh Chilkoti, professor i biomedicinsk teknik vid Duke University. "Deras dissociation kan utlösas av yttre stimuli, som fungerar som mekanismer för att frigöra terapeutiska nyttolaster. "
Enligt Dr Chilkoti och hans medförfattare, Dr Mingan Chen och Jonathan R. McDaniel vid Duke University Institutionen för biomedicinsk teknik, liksom Dr. J. Andrew MacKay vid University of Southern California Department of Pharmacology and Pharmaceutical Sciences, många biologiska händelser förlitar sig på strukturer som självmonteras eller demonteras baserat på miljöförändringar eller fysiologiska behov. Sådana naturliga självaggregat som används inom nanomedicin förlitar sig på flera svaga krafter, såsom de som är associerade med virala kapsider och proteiner.
Konstruerade självaggregat som används inom nanomedicin finns i över fem grupper av strukturella former, inklusive den micellära nanostrukturen.
"Vi har nyligen utvecklat en ny strategi som använder sig av miceller som är självmonterade från rekombinanta polypeptider efter att ha fäst doxorubicin, ett cancerläkemedel, för att leverera läkemedlet, "förklarade Dr Chilkoti, som också är chef för Duke University Center för biologiskt inspirerade material och materialsystem.
Enligt Dr MacKay, en motsvarande författare till rapporten, stabiliteten hos miceller är viktig för deras framgång eller misslyckande som läkemedelsleveranssystem.
"Stabiliteten hos miceller har termodynamiska och kinetiska komponenter, "sa han." Alla faktorer som påverkar micellär stabilitet kan justeras på genetisk nivå. Således, Vi tror att genetiskt kodade polypeptidmiceller sannolikt kommer att spela en allt större roll i utformningen av nästa generations nanoskala bärare av läkemedel och bildbehandling. "
I deras rapport, författarna utvärderar de strukturella och fysiokemiska egenskaperna, liksom de potentiella tillämpningarna, av varje typ av struktur.
