Prototype nanonåle genererer nye blodkar i mus

Forskere har udviklet bittesmå 'nanonele', der med succes har fået dele af kroppen til at generere nye blodkar, i et forsøg med mus.

Forskerne, fra Imperial College London og Houston Methodist Research Institute i USA, håber, at deres nanoneedle-teknik i sidste ende kan hjælpe beskadigede organer og nerver med at reparere sig selv og hjælpe transplanterede organer til at trives.

Nanonålene virker ved at levere nukleinsyrer til et specifikt område. Nukleinsyrer er byggestenene i alle levende organismer, og de koder for, overføre og udtrykke genetisk information. Forskere undersøger i øjeblikket måder at bruge nukleinsyrer til at omprogrammere celler til at udføre forskellige funktioner.

Nanonålene er bittesmå porøse strukturer, der fungerer som en svamp til at belaste væsentligt flere nukleinsyrer end faste strukturer. Dette gør dem mere effektive til at levere deres nyttelast. De kan trænge ind i cellen, forbigå dens ydre membran, at levere nukleinsyrer uden at skade eller dræbe cellen. Nanonålene er lavet af biologisk nedbrydeligt silicium, hvilket betyder, at de kan efterlades i kroppen uden at efterlade en giftig rest. Silicium nedbrydes på cirka to dage, efterlader kun en ubetydelig mængde af et harmløst stof kaldet orthosilicic acid.

I en retssag beskrevet i Naturmaterialer , holdet viste, at de kunne levere nukleinsyrerne DNA og siRNA til menneskelige celler i laboratoriet, ved hjælp af nanonåle. De viste også, at de kunne levere nukleinsyrer ind i rygmusklerne hos mus. Efter syv dage var der en seks gange stigning i dannelsen af ​​nye blodkar i musens rygmuskler, og blodkar fortsatte med at dannes over en periode på 14 dage. Teknikken forårsagede ikke betændelse eller andre skadelige bivirkninger.

Håbet er, at videnskabsmænd en dag vil være i stand til at hjælpe med at fremme dannelsen af ​​nye blodkar i mennesker, ved hjælp af nanonåle, at forsyne transplanterede organer eller fremtidige kunstige organimplantater med de nødvendige forbindelser til resten af ​​kroppen, så de kan fungere ordentligt med en minimal chance for at blive afvist.

"Dette er et kvantespring sammenlignet med eksisterende teknologier til levering af genetisk materiale til celler og væv, sagde Ennio Tasciotti, medformand, Institut for Nanomedicin ved Houston Methodist Research Institute og medkorresponderende forfatter til papiret. "Ved at få direkte adgang til cellens cytoplasma har vi opnået genetisk omprogrammering med en utrolig høj effektivitet. Dette vil lade os tilpasse behandlinger til hver patient, giver os uendelige muligheder for at sanse, diagnose og terapi. Og alt dette takket være små strukturer, der er op til 1, 000 gange mindre end et menneskehår."

Professor Molly Stevens, medkorresponderende forfatter fra afdelingerne for materialer og bioingeniør ved Imperial College London, sagde:"Det er stadig meget tidlige dage i vores forskning, men vi er glade for, at nanonålene har haft succes i dette forsøg med mus. Der er en række forhindringer at overvinde, og vi har endnu ikke prøvet nanonålene hos mennesker, men vi tror, ​​de har et enormt potentiale for at hjælpe kroppen med at reparere sig selv."

Forskerne sigter nu på at udvikle et materiale som en fleksibel bandage, der kan inkorporere nanonålene. Tanken er, at dette skal anvendes på forskellige dele af kroppen, internt eller eksternt, at levere de nukleinsyrer, der er nødvendige for at reparere og nulstille celleprogrammeringen.

Dr Ciro Chiappini, første forfatter til undersøgelsen fra Institut for Materialer, tilføjede:"Hvis vi kan udnytte nukleinsyrernes kraft og få dem til at udføre specifikke opgaver, det vil give os en måde at regenerere tabt funktion. Måske i fremtiden kan det være muligt for læger at anvende fleksible bandager på svært forbrændt hud for at omprogrammere cellerne til at hele den skade med funktionelt væv i stedet for at danne et ar. Alternativt vi kan se kirurger først påføre nanoneedle bandager inde i det berørte område for at fremme en sund integration af disse nye organer og implantater i kroppen. Vi er langt væk, men vores indledende forsøg virker meget lovende."