Denna bild visar avbildning i realtid av nanopartiklar (gröna) belagda med polyetylenglykol (PEG), en hydrofil, giftfri polymer, som tränger in i en normal gnagarhjärna. Utan PEG -beläggningen, negativt laddad, hydrofoba partiklar (röda) av liknande storlek penetrerar inte. Upphovsman:Elizabeth Nance, Graeme Woodworth, Kurt Sailor
(Phys.org) - En ny amerikansk studie har funnit ett sätt att möjliggöra större nanopartiklar än tidigare att tränga igenom hjärnvävnader, som kan tillhandahålla ett nytt sätt att leverera terapeutiska läkemedel till hjärnvävnader för riktad behandling av tillstånd såsom hjärntumörer och stroke.
Ett problem som uppstår när forskare har försökt få nanopartiklar in i hjärnan är att utrymmet mellan hjärnceller är klibbigt och för svårt för nanopartiklar större än 64 nanometer (nm) i diameter att ta sig igenom. Detta begränsar användningen av de flesta nanopartikelmedicinska system eftersom de större partiklarna som behövs inte effektivt kan tränga in i hjärnan.
Forskare vid Johns Hopkins University School of Medicine i Baltimore, ledd av Elizabeth Nance och Justin Hanes från University's Department of Ophthalmology, experimenterade med nanopartiklar av olika storlekar och beläggningar för att försöka hitta ett sätt att göra det möjligt för större partiklar att diffundera i hjärnan.
Problemet, Hanes sa, är att den extracellulära hjärnvätskan är "mycket klibbig, "med liknande vidhäftande egenskaper som slem, och detta hindrar spridningen av partiklar större än 64 nm i diameter. Lösningen gruppen fann var att täta partiklarna med polyetylenglykol (PEG). De upptäckte att när de var belagda, nanopartiklar så stora som 114 nm kan spridas inom färska ex-vivo mänskliga hjärnor. Teamet bekräftade resultaten med partiklar upp till 100 nm i hjärnan hos levande möss och dissekerade råttahjärnor.
Denna bild visar avbildning i realtid av nanopartiklar (gröna) belagda med poly (etylenglykol) (PEG), en hydrofil, giftfri polymer, visa spridning inom en normal gnagarhjärna. Dessa partiklar kan röra sig genom kanaler och regioner mellan celler i hjärnan, markeras med mörka cirkulära fläckar i bilden. Nanopartiklar av mycket större storlek (röd), också belagd med PEG, hindras steriskt av cellerna och komponenterna i hjärnans extracellulära utrymme, och tränger inte långt från injektionsstället. Upphovsman:Elizabeth Nance, Graeme Woodworth, Kurt Sailor
Polyetylenglykol är en polymer med låg toxicitet med många användningsområden, inklusive som dispergeringsmedel i tandkräm och hudkrämer, och som ett skumdämpande medel i livsmedel. Som beläggning för nanopartiklar, PEG fungerar som en sköld mot hydrofoba och elektrostatiska interaktioner med vävnaderna och förhindrar att partiklarna fastnar i hjärnceller. Vid diametrar över 114 nm, partiklarna börjar fästa, men Dr Hanes tror att storleksgränsen kan vara så hög som 200 nm.
Studiens resultat, publicerad i Science translationell medicin , kan hitta tillämpning i mer effektiv leverans av läkemedel till hjärnvävnaderna för att behandla tillstånd som hjärntumörer, stroke och inflammation i hjärnan, men forskarna säger att mer forskning behövs om möjliga oönskade biverkningar eller toxicitet av läkemedelsfyllda nanopartiklar innan kliniska prövningar kan börja.
© 2012 Phys.org
