Under de senaste 20 åren har användningen av nanopartiklar inom medicin har stadigt ökat. Dock, deras säkerhet och effekt på det mänskliga immunsystemet är fortfarande ett viktigt problem. Genom att testa en mängd olika guldnanopartiklar, forskare vid universitetet i Genève (UNIGE) och samarbetspartners ger de första bevisen på deras inverkan på humana B-lymfocyter - de immunceller som är ansvariga för antikroppsproduktion. Användningen av dessa nanopartiklar förväntas förbättra effektiviteten hos farmaceutiska produkter samtidigt som potentiella negativa effekter begränsas.

Dessa resultat, publiceras i tidskriften ACS Nano , kan leda till utveckling av mer riktade och bättre tolererade terapier, särskilt inom onkologiområdet. Metoden gör det också möjligt att testa biokompatibilitet för alla nanopartiklar i ett tidigt skede i utvecklingen av en ny nanodrog.

Ansvarig för produktion av antikroppar, B-lymfocyter är en avgörande del av det mänskliga immunsystemet, och därför ett intressant mål för utveckling av förebyggande och terapeutiska vacciner. Dock, för att nå sitt mål, vacciner måste nå B-lymfocyter snabbt utan att förstöras, vilket gör användningen av nanopartiklar särskilt intressanta.

"Nanopartiklar kan bilda ett skyddande vehikel för vacciner - eller andra läkemedel - för att specifikt leverera dem där de kan vara mest effektiva, samtidigt som man skonar andra celler, "förklarar Carole Bourquin, professor vid UNIGEs fakulteter för medicin och naturvetenskap, som ledde denna studie. "Denna inriktning tillåter också användning av en lägre dos av immunstimulerande medel samtidigt som det bibehåller ett effektivt immunsvar. Det ökar dess effektivitet och minskar biverkningar, förutsatt att nanopartiklarna är ofarliga för alla immunceller."

Liknande studier har redan utförts för andra immunceller som makrofager, som söker upp och interagerar med nanopartiklar, men aldrig förr för de mindre, och svårare att hantera, B -lymfocyter.

Guld är ett idealiskt material

Guld är en utmärkt kandidat för nanomedicin på grund av dess speciella fysikalisk-kemiska egenskaper. Väl tolererad av kroppen och lätt formbar, denna metall absorberar ljus och avger sedan värme, en egenskap som kan utnyttjas inom onkologi.

"Guldnanopartiklar kan användas för att rikta tumörer. När de utsätts för en ljuskälla, nanopartiklarna avger värme och förstör närliggande cancerceller. Vi skulle också kunna fästa ett läkemedel på ytan av nanopartiklarna för att levereras till en specifik plats, "förklarar UNIGE -forskaren Sandra Hočevar." För att testa deras säkerhet och den bästa formeln för medicinskt bruk, vi har skapat guldsfärer med eller utan polymerbeläggning, samt guldstavar för att utforska effekterna av beläggning och form. Vi exponerade sedan humana B -lymfocyter för våra partiklar i 24 timmar för att undersöka aktiveringen av immunsvaret. "

Genom att följa aktiveringsmarkörer uttryckta på ytorna av B-celler, forskarna kunde avgöra hur mycket deras nanopartiklar aktiverade eller hämmade immunsvaret. Medan ingen av de testade nanopartiklarna visade negativa effekter, deras inverkan på immunsvaret skilde sig beroende på deras form och närvaron av en polymer ytbeläggning.

"Ytegenskaper, liksom nanopartikelmorfologi, är definitivt viktiga när det gäller interaktionen mellan nanopartiklar och celler. Intressant, guldnanoroderna hämmade immunsvaret istället för att aktivera det, troligen genom att orsaka störningar på cellmembranet, eller för att de är tyngre, säger Martin Clift, docent i nanotoxikologi och in vitro -system vid Swansea University Medical School, och projektets medledare.

Obelagda sfäriska partiklar aggregerar lätt och är därför inte lämpliga för biomedicinsk användning. Å andra sidan, guldkulor belagda med en skyddande polymer är stabila och försämrar inte B -lymfocytfunktionen. "Och vi kan enkelt placera vaccinet eller läkemedlet som ska levereras till B-lymfocyterna i denna beläggning, " säger Carole Bourquin. "Dessutom, vår studie etablerade en metod för att bedöma säkerheten för nanopartiklar på B -lymfocyter, något som aldrig hade gjorts förut. "Detta kan vara särskilt användbart för framtida forskning, eftersom användningen av nanopartiklar i medicin fortfarande kräver tydliga riktlinjer. "

B-celler är kärnan i vaccinsvaret, men även inom andra områden som onkologi och autoimmuna sjukdomar. Guldnanopartiklarna som utvecklats av forskarna kan göra det möjligt att leverera befintliga läkemedel direkt till B -lymfocyter för att minska den nödvändiga dosen och potentiella biverkningar. Faktiskt, studier på patienter genomförs redan för behandling av hjärntumörer. Guldnanopartiklar kan göras tillräckligt små för att passera blod-hjärnbarriären, så att specifika antitumörmedicin kan levereras direkt till cancercellerna.