Att fästa proteinbaserade medicinska behandlingar till nanopartiklar är inte lätt. Med mödosam kemi, forskare kan göra det. Men som ett dömt äktenskap, den ömtåliga bindningen som håller dem samman skiljer sig ofta åt.

Det här problemet, vilket har begränsat hur läkare kan använda proteiner för att behandla allvarlig sjukdom, kan snart ändras.

University at Buffalo forskare har upptäckt ett sätt att enkelt och effektivt fästa proteiner till nanopartiklar - i huvudsak ett arrangerat äktenskap - genom att helt enkelt blanda dem tillsammans. Biotekniken, beskrivs den 20 april online i tidskriften Naturkemi , är i sin linda. Men det har redan visat sig lovande för att utveckla ett HIV-vaccin och som ett sätt att rikta cancerceller.

"Forskare har kunnat fästa proteiner till nanopartiklar ett tag nu. Men det är en ganska svår process som bara är effektiv i en kontrollerad miljö. Ingen har kunnat utforma en enkel metod som kan fungera inuti kroppen, sade Jonathan F. Lovell, PhD, UB biträdande professor i biomedicinsk teknik, som ledde forskningen.

Han tillade:"Vi har bevisat att du enkelt kan fästa proteiner till nanopartiklar och, som kardborreband som inte lossnar, det håller ihop."

Ytterligare författare inkluderar forskare från UB:s institution för kemi- och biologisk teknik och institutionen för mikrobiologi och immunologi.

För att skapa bioteknik, forskarna använder nanopartiklar gjorda av klorofyll (ett naturligt pigment), fosfolipid (ett fett som liknar vegetabilisk olja) och kobolt (en metall som ofta används för att framställa magnetiska, vattenbeständiga och höghållfasta legeringar).

Proteinerna, under tiden, är modifierade med en kedja av aminosyror som kallas en polyhistidin-tag. ovanligt inom medicin, polyhistidin-taggar används i stor utsträckning i proteinforskning.

Nästa, forskarna blandade de modifierade proteinerna och nanopartiklarna i vatten. Där, ena änden av proteinet bäddas in i nanopartikelns yttre lager medan resten av det sticker ut som en tentakel.

För att testa den nya bindningsmodellens användbarhet, forskarna lade till ett adjuvans, som är ett immunologiskt medel som används för att förbättra effektiviteten av vacciner och läkemedelsbehandlingar. Resultaten var imponerande. De tre delarna - adjuvans, protein och nanopartikel - arbetade tillsammans för att stimulera ett immunsvar mot HIV.

Forskarna testade också proteiner som riktar sig mot cancerceller. På nytt, resultatet var spännande, med den nya bindningsmodellen som fungerar som en målsökande missil till tumörer. De riktade nanopartiklarna har potential att förbättra cancerbehandlingen genom att rikta in sig på specifika cancerceller i stället för att släppa ut anticancerläkemedel överallt i kroppen.

Lovell planerar att följa upp forskningen med mer rigorösa tester av vaccinet och tumörinriktade teknologier. Att gå över till kliniska prövningar på människor är det ultimata målet.