Ett internationellt team av forskare under ledning av Morteza Mahmoudi från Michigan State University har utvecklat en ny metod för att bättre förstå hur nanomediciner – framväxande diagnostik och terapier som är mycket små men ändå väldigt komplicerade – interagerar med patienternas biomolekyler.

Läkemedel baserade på nanoskopiska partiklar har löftet att vara effektivare än nuvarande terapier samtidigt som de minskar biverkningar. Men subtila komplexiteter har begränsat de flesta av dessa partiklar till forskningslaboratorier och ur klinisk användning, sa Mahmoudi, en biträdande professor vid avdelningen för radiologi och Precisionshälsoprogrammet.

"Det har gjorts en avsevärd investering av skattebetalarnas pengar i forskning om cancer nanomedicin, men den forskningen har inte lyckats översättas till kliniken, " sade Mahmoudi. "De biologiska effekterna av nanopartiklar, hur kroppen interagerar med nanopartiklar, förblir dåligt förstådda. Och de måste övervägas i detalj."

Mahmoudis team har nu introducerat en unik kombination av mikroskopitekniker för att möjliggöra mer detaljerad övervägande av dessa biologiska effekter, som forskarna beskrev i tidskriften Naturkommunikation , publicerades online den 25 januari.

Teamets metoder låter forskare se viktiga skillnader mellan partiklar som exponeras för mänsklig plasma, den cellfria delen av blodet som innehåller biomolekyler inklusive proteiner, enzymer och antikroppar.

Dessa biologiska bitar låser sig på en nanopartikel, skapa en beläggning som kallas corona (inte att förväxla med det nya coronaviruset), det latinska ordet för krona. Denna corona innehåller ledtrådar om hur nanopartiklar interagerar med en patients biologi. Nu, Mahmoudi och hans kollegor har visat hur man får en oöverträffad bild av den här coronaen.

"För första gången, vi kan avbilda 3D-strukturen av partiklarna belagda med biomolekyler på nanonivå, " Mahmoudi sa. "Detta är ett användbart tillvägagångssätt för att få användbar och robust data för nanomedicin, för att få den typ av data som kan påverka forskarnas beslut om säkerheten och effekten av nanopartiklar."

Även om arbete som detta i slutändan hjälper till att flytta terapeutiska nanomediciner till kliniken, Mahmoudi är inte optimistisk att ett brett godkännande kommer att ske inom kort. Det finns fortfarande mycket att lära om partiklarna. Vidare, en av de saker som forskare förstår mycket väl - att små variationer i dessa diminutiva läkemedel kan ha överdriven effekt - underströks av denna studie.

Forskarna såg att coronas av nanopartiklar från samma parti, exponeras för samma mänskliga plasma, kan framkalla en mängd olika reaktioner hos en patient på en enstaka dos.

Fortfarande, Mahmoudi ser en möjlighet i detta. Han tror att dessa partiklar kan lysa som diagnostiska verktyg istället för droger. Istället för att försöka behandla sjukdomar med nanoskalig medicin, han tror att partiklar med snålhet skulle vara väl lämpade för tidig upptäckt av sjukdomar. Till exempel, Mahmoudis grupp har tidigare visat denna diagnostiska potential för cancer och neurodegenerativa sjukdomar.

"Vi skulle kunna bli mer proaktiva om vi använde nanopartiklar som diagnostik, " sade han. "När du kan upptäcka sjukdomar i de tidigare stadierna, det blir lättare att behandla dem."