Northwestern Universitys Chad A. Mirkin, en världsberömd ledare inom nanoteknologisk forskning och dess tillämpning, har uppfunnit och utvecklat ett kraftfullt material som skulle kunna revolutionera biomedicinen:sfäriska nukleinsyror (SNA).

Mirkin kommer att diskutera SNA och deras tillämpningar inom terapi och diagnostik i ett föredrag med titeln "Nanostructures in Biology and Medicine" vid American Association for the Advancement of Science (AAAS) årsmöte i Boston. Hans presentation är en del av symposiet "Convergence of Physical, Teknik, and Life Sciences:Next Innovation Economy" kommer att hållas på fredag, 15 februari.

Potentiella tillämpningar inkluderar användning av SNA:er för att bära nukleinsyrabaserade läkemedel till hjärnan för behandling av glioblastom, den mest aggressiva formen av hjärncancer, samt andra neurologiska störningar som Alzheimers och Parkinsons sjukdomar. Mirkin söker aggressivt behandlingar för sådana sjukdomar med Alexander H. Stegh, en biträdande professor i neurologi vid Northwesterns Feinberg School of Medicine.

"Dessa strukturer är verkligen ganska spektakulära och otroligt funktionella, ", sa Mirkin. "Människor tänker vanligtvis inte på DNA i sfärisk form, men detta nya arrangemang av nukleinsyror ger intressanta kemiska och fysikaliska egenskaper som skiljer sig mycket från konventionella nukleinsyror."

Sfäriska nukleinsyror består av tätt packade, mycket orienterade nukleinsyror arrangerade på ytan av en nanopartikel, typiskt guld eller silver. De små giftfria bollarna, var och en ungefär 15 nanometer i diameter, kan göra saker som den välbekanta men mer besvärliga dubbelhelixen inte kan göra:

• SNA kan naturligt komma in i celler och påverka gennedbrytning, gör SNA till ett överlägset verktyg för att behandla genetiska sjukdomar med hjälp av genregleringsteknologi.
• SNA:er kan lätt passera formidabla barriärer i människokroppen, inklusive blod-hjärnbarriären och de lager som utgör huden.
• SNA framkallar inte ett immunsvar, och de motstår nedbrytning, vilket resulterar i längre livslängder i kroppen.

"Medicinområdet behöver nya konstruktioner och strategier för att behandla sjukdomar, ", sade Mirkin. "Många av sätten vi behandlar sjukdom är baserade på gamla metoder och material. Nanoteknik erbjuder möjligheten att snabbt skapa nya strukturer med egenskaper som skiljer sig mycket från konventionella former av materia."

Mirkin är George B. Rathmann professor i kemi vid Weinberg College of Arts and Sciences och professor i medicin, kemisk och biologisk ingenjörskonst, biomedicinsk teknik och materialvetenskap och teknik. Han är chef för Northwesterns International Institute for Nanotechnology (IIN).

Förra året, Mirkin och Amy S. Paller, M.D., ordförande för dermatologi och professor i pediatrik vid Feinberg, var de första att demonstrera användningen av kommersiella fuktkrämer för att leverera genregleringsteknologi för hudcancerterapi. Drogen, bestående av SNA, penetrerade hudens lager och riktade selektivt in sig på sjukdomsalstrande gener samtidigt som man skonade normala gener.

"Vi kan nu gå efter en helt ny uppsättning sjukdomar, ", sa Mirkin. "Tack vare Human Genome Project och all genomikforskning under de senaste två decennierna, vi har ett enormt antal kända mål. Och vi kan använda samma verktyg för varje, den sfäriska nukleinsyran. Vi ändrar helt enkelt sekvensen för att matcha målgenen. Det är kraften med genregleringsteknik."