Nanoteknik har blivit en växande del av medicinsk forskning de senaste åren, med forskare som febrilt arbetar för att se om små partiklar kan revolutionera världen av läkemedelsleverans.
Men många frågor kvarstår om hur man effektivt transporterar dessa partiklar och associerade läkemedel till celler.
I en artikel som publicerades idag i Vetenskapliga rapporter , FSU docent i biologisk vetenskap Steven Lenhert tar ett steg framåt i förståelsen av nanopartiklar och hur de bäst kan användas för att leverera läkemedel.
Efter att ha genomfört en serie experiment, Lenhert och hans kollegor fann att det kan vara möjligt att öka effekten av medicin som kommer in i målceller via en nanopartikel.
"Vi kan förbättra hur celler tar upp dem och göra fler droger mer potenta, sa Lenhert.
Initialt, Lenhert och hans kollegor från University of Toronto och Karlsruhe Institute of Technology ville se vad som hände när de kapslade in kiselnanopartiklar i liposomer – eller små sfäriska säckar av molekyler – och levererade dem till HeLa-celler, en standardmodell av cancerceller.
Det ursprungliga målet var att testa toxiciteten hos kiselbaserade nanopartiklar och få en bättre förståelse för dess biologiska aktivitet.
Kisel är ett giftfritt ämne och har välkända optiska egenskaper som gör att deras nanostrukturer ser fluorescerande ut under en infraröd kamera, där vävnaden skulle vara nästan genomskinlig. Forskare tror att det har en enorm potential som leveransmedel för läkemedel såväl som inom medicinsk bildbehandling.
Men det finns fortfarande frågor om hur kisel beter sig i en så liten storlek.
"Nanopartiklar ändrar egenskaper när de blir mindre, så forskare vill förstå den biologiska aktiviteten, " sa Lenhert. "Till exempel, hur påverkar form och storlek toxicitet?"
Forskare fann att 10 av 18 typer av partiklar, allt från 1,5 nanometer till 6 nanometer, var betydligt giftigare än råa blandningar av materialet.
I början, forskare trodde att detta kunde vara ett bakslag, men de upptäckte sedan orsaken till toxicitetsnivåerna. De mer toxiska fragmenten hade också förbättrat cellulärt upptag. Den informationen är mer värdefull på lång sikt, Lenhert sa, eftersom det betyder att de potentiellt skulle kunna förändra nanopartiklar för att förbättra styrkan hos ett givet läkemedel.
Arbetet banar också väg för forskare att screena bibliotek av nanopartiklar för att se hur celler reagerar.
"Detta är ett viktigt steg mot upptäckten av ny nanoteknologibaserad terapi, ", sa Lenhert. "Det finns stor potential här för nya terapier, men vi måste kunna testa allt först."
