En forskare från Wayne State University har framgångsrikt testat en teknik som kan leda till mer effektiv användning av nanopartiklar som ett läkemedelsleveranssystem.
Joshua Reineke, Ph.D., biträdande professor i läkemedelsvetenskap vid Eugene Applebaum College of Pharmacy and Health Sciences, undersökt hur en biologiskt nedbrytbar polymerpartikel som kallas polymjölk-ko-glykolsyra (PLGA) bryts ner i levande vävnad.
Han tror att den potentiella effekten av hans arbete är bred, eftersom nanopartiklar alltmer har utvecklats som bärare av läkemedelsbehandlingar för många sjukdomar och som avbildningsmedel; de används också i många konsumentprodukter. Kinetiken för biologisk nedbrytning av nanopartiklar är en viktig faktor som kan styra hur och var ett läkemedel släpps ut, som påverkar behandlingseffekten samt potentiell toxicitet för icke -målvävnader från exponering för nanopartiklar.
"Om nanopartiklar som ges till en patient släpper ut ett läkemedel innan partiklar någonsin kan nå målvävnaden, då får vi hög toxicitet och låg effekt, "Sa Reineke." Omvänt, om partiklar dras till en vävnad men inte släpper ut läkemedlet förrän efteråt, då får vi inte heller den terapeutiska effekten. "
Mycket tidigare forskning har studerat biologisk nedbrytning av nanopartiklar in vitro, men Reineke och studiens huvudförfattare, Abdul Khader Mohammad, Ph.D., en ny WSU -examen, tror att de är de första att kvantifiera bionedbrytningshastigheter efter systemisk administrering.
Deras studie, "Kvantitativ detektion av PLGA -nanopartikelnedbrytning i vävnader efter intravenös administrering, "publicerades nyligen i tidningen Molekylär farmaceutik . Det stöddes av medel från Institutionen för farmaceutiska vetenskaper och kontoret för Vice President of Research i Wayne State.
Håll koncentrationsnivåerna desamma, Reineke och Mohammad administrerade PLGA som partiklar i storlekar på 200 och 500 nanometer (nm) intravenöst i möss, en viktig administrationsväg för nanomediciner för cancerapplikationer, till exempel, och mätte mängden av nanopartiklar i alla vävnader och hastigheterna med vilka de försämrades. De jämförde sedan dessa priser med de som förutses av in vitro -mätningar.
Reineke sa att 200 nm -partiklarna försämrades mycket snabbare i kroppen än in vitro, medan partiklarna på 500 nm försämrades på samma sätt som in vitro -analyser. Lever och mjälte hade den högsta koncentrationen av polymerer och var därför lättast att analysera.
Forskare fann att 500 nm partiklar nedbrytades snabbare i levern än mjälten, men för storleken 200 nm var nedbrytningshastigheten i levern och mjälten liknande.
"Det är känt att större partiklar bryts ned annorlunda, och vi verifierade att "Sa Reineke, "men de försämrades inte riktigt in vivo som vi skulle förvänta oss. Vi fann att det bland vävnadstyper finns skillnader i hur de bryts ner."
"Det säger oss att nedbrytning in vitro inte förutsäger nedbrytning in vivo särskilt bra, för att vi ser så många skillnader. "
Reineke sa att genom in vivo -testning av andra typer av nanopartiklar, en matematisk modell kan utvecklas för att avgöra vilka som är mest effektiva och har lägst toxicitet för en given applikation.
"Att optimera ett terapeutiskt system som använder nanopartiklar handlar verkligen om att få den tidpunkten korrekt. För att göra det, vi måste veta hur och när partiklarna kommer att släppa ut läkemedlet. "
