I utvecklingen av nya läkemedel, att ta något från naturen och modifiera det har varit en framgångsrik taktik som använts av medicinska kemister i flera år. Nu, med hjälp av nanoteknik, forskare förvandlar en gång kasserade läkemedelskandidater till användbara läkemedel.

Uppskattningsvis 40 % av de kliniskt godkända läkemedlen faller inom den kategori där antingen den naturliga substansen i sig eller en modifierad version är det godkända läkemedlet. Dessa inkluderar statiner (finns i bakteriella sekret) som används för att sänka kolesterol, kininer (finns i cinchonaträd) som anti-malariamedel och paklitaxel (finns i idegran) som läkemedel mot cancer.

Många av dessa naturprodukter är toxiner som produceras av växter eller djur som en form av försvar. Och skorpiongift har fått intresse som en källa till nya droger. Den innehåller en blandning av biologiska kemikalier som kallas peptider, av vilka några är kända för att utlösa celldöd genom att bilda porer i biologiska membran. Celldöd kan vara användbart om vi kan rikta in oss på, säga, tumörceller för att autodestruera.

Dessa toxiner kan ha mycket potenta effekter. Till exempel, en speciell liten peptid, känd som TsAP-1, isolerad från den brasilianska gula skorpionen ( Tityus serrulatus ), har både antimikrobiella och anticanceregenskaper.

Dock, Att utnyttja denna typ av kraft för kliniskt bästa har hittills varit utmanande eftersom dessa toxiner dödar både tumörer och friska celler. En metod för att kontrollera sådan toxicitet är genom att använda nanoteknik för att bygga specialtillverkade läkemedelsleveransfordon. Om det lyckas, det giftiga läkemedlet släpps för att endast döda oönskade vävnader i en kropp.

Ett sådant försök har gjorts av Dipanjan Pan vid University of Illinois i Urbana-Champagne. I en studie publicerad i tidskriften Chemical Communications, forskare hävdar att de har skapat sfäriska kapslar för att fånga in skorpiongifttoxinet TsAP-1. Detta inkapslade toxin, som heter NanoVenin, ökar läkemedlets effektivitet när det gäller att döda bröstcancerceller med tio gånger.

Detta är en intressant utveckling av två skäl. För det första, gifttoxinet i sin naturliga form kunde inte användas på grund av bristen på specificitet och, för det andra, införlivandet av gifttoxinet i nanopartikeln orsakade en stor ökning av läkemedlets styrka, gör det mer kliniskt användbart.

Denna form av läkemedlet verkar på bröstcancerceller, men det är inte sjukdomsspecifikt ännu. Forskare kan modifiera dess yttre skal genom att till exempel, fästa proteiner som kan göra den selektiv mot vissa typer av cancer. Det kan också vara möjligt att belägga nanopartikeln i ett biologiskt nedbrytbart lager för att fånga dess toxicitet tills den når det sjuka området, där lagret bryts ned för att avslöja giftet.

Sådan exakt leverans kan fungera på ett "lås-och-nyckel-system" av mycket exakta biologiska strukturer. Till exempel, olika typer av cancerceller har karakteristiska sekret eller yttre proteiner – det biologiskt nedbrytbara lagret av läkemedlet kan byggas för att känna igen dessa specifika sekret eller proteiner och sedan utlösa nedbrytningsprocessen, möjliggör exakt leverans av läkemedlet.

Ofta har effektiva läkemedel upptäckts men inte kommersialiserats på grund av leveransproblem. Ändå illustrerar den senaste utvecklingen inom nanoteknik hur en gång kasserade läkemedel som kommer från naturliga föreningar kan tas bort från hyllan för att bekämpa sjukdomar.

Den här historien publiceras med tillstånd av The Conversation (under Creative Commons-Attribution/No derivatives).