En överraskande upptäckt tyder på att en injektion av nanopartiklar kan hjälpa till att bekämpa immunförsvaret när det går sönder, forskare vid University of Michigan har visat. Nanopartiklarna avleder immunceller som orsakar inflammation från ett skadeställe.

Inflammation är ett tveeggat svärd. När det fungerar, det hjälper kroppen att läka och bekämpar infektioner. Men ibland, immunsystemet överreagerar. En akut lungskada, upprätthålls genom inandning av rök, till exempel, kan leda till flyktvätskeproduktion som i huvudsak drunknar en person.

Nu, experiment på möss tyder på att enkla plastnanopartiklar, levereras av IV, kanske kan hålla en typ av immuncell - kallad neutrofil - för upptagen för att orsaka inflammation. Andra sjukdomar där neutrofiler orsakar överdriven inflammation inkluderar sepsis och härdning av artärerna, eller åderförkalkning.

"Neutrofiler är den första försvarslinjen. De är de mest aktiva och mest optimerade för att få ett inflammatoriskt svar, "sa Omolola Eniola-Adefeso, professor i kemiteknik och biomedicinsk teknik vid U-M, som ledde forskningen. "De är underdogs av vita blodkroppar, och vi ser att vi kanske måste ägna mer uppmärksamhet åt dem. "

Hon började inte leta efter att omdirigera immunsystemet med nanopartiklar. Snarare, hennes arbete har utforskat dynamiken i blodkärl som hjälper eller skadar nanopartiklarnas förmåga att leverera läkemedel till blodkärlens vägg och bortom. I experiment, hennes elever sprang blod genom artificiella blodkärl - kanaler etsade in i ett chip och kantade med samma typ av celler som kantar blodkärlens väggar.

I början, de såg bara att neutrofilerna förvisade sina plastpartiklar, som var avsedda att fästa vid blodkärlens vägg. Detta var ett problem för om partiklarna inte kunde binda, de kunde inte leverera droger till sjuk vävnad. Men efter att ha sett videomaterialet i mikroskopet många gånger, de insåg att neutrofilerna också försvann - de var inte heller bundna till blodkärlens vägg.

"Skräckens" herregud "om vår partikel förvandlades till en spänning över att dessa partiklar gjorde något mot celler som inte tidigare hade utforskats, "Eniola-Adefeso sa." Dessa häftiga interaktioner mellan celler och partiklar kom i vägen för att endera kunde göra vad de ville göra. "

Hennes team utformade ett experiment som skadade en del av blodkärlens vägg i mikrofluidflisarna och bekräftade att neutrofilerna omdirigerade deras uppmärksamhet från att skapa inflammation på skadestället för att köra bort de främmande partiklarna.

Sedan, Eniola-Adefeso kopplad till Michael Holinstat, professor i farmakologi vid Michigan Medicine, som har teknik som kan se in i blodkärlen hos levande möss. Hos möss med akut lungskada, de fann att injicering av nanopartiklar med IV kan minska antalet neutrofiler som samlas på skadestället med hälften eller mer.

Faktiskt, neutrofilkoncentrationen liknade den koncentration som fanns i blodet hos oskadade möss. Istället, neutrofilerna tog partiklarna till levern, där de kunde tas bort från cirkulationen. Eniola-Adefeso avser att fortsätta forskningen i denna riktning, ta reda på om en injektion av nanopartiklar är en livskraftig behandling för tillstånd med överdriven inflammation.

Hennes grupp kommer också att fortsätta felsöka nanopartiklar som fordon för riktad läkemedelsleverans. Ett sätt att hålla neutrofilerna borta är att belägga partiklarna med så kallade icke-förorenande material-material som är resistenta mot att ta upp proteiner från blodet.

Eftersom de kemikalier som teamet använder för att fästa nanopartiklarna till blodkärlens väggar är desamma som de som används av neutrofilerna själva, en beläggning som kombinerar icke -förorenande material med målkemikalierna kommer att kasta de flesta vita blodkropparna från doften.

"Hittills, Vi har provat många icke -förorenande material. Men i slutändan, de foul eftersom naturen är mycket sofistikerad, " Hon sa.

Alternativt, andra forskargrupper har försökt ta membranen från celler som naturligt reser till den riktade vävnaden - till exempel neutrofilerna som fäster vid blodkärlens vägg - och sätter nanopartiklar inuti dem. Som alien i mänsklig hud från filmen "Men in Black".

Studien, "Neutrofil-partikelinteraktioner i blodcirkulationen driver partiklarens clearance och förändrar neutrofila svar vid akut inflammation, "publiceras online i tidningen Nano bokstäver .