Resultater viser, at nanomedicin er lovende til behandling af rygmarvsskader

(PhysOrg.com) - Forskere ved Purdue University har opdaget en ny tilgang til at reparere beskadigede nervefibre i rygmarvsskader ved hjælp af nano-sfærer, der kunne sprøjtes ind i blodet kort efter en ulykke.

De syntetiske "copolymer-miceller" er lægemiddelleveringssfærer på omkring 60 nanometer i diameter, eller cirka 100 gange mindre end diameteren af ​​et rødt blodlegeme.

Forskere har undersøgt, hvordan man kan levere lægemidler til kræftbehandling og andre terapier ved hjælp af disse kugler. Medicin kan opbevares i kernerne og transporteres til sygt eller beskadiget væv.

Purdue-forskere har nu vist, at micellerne selv reparerer beskadigede axoner, fibre, der overfører elektriske impulser i rygmarven.

"Det var en meget overraskende opdagelse, " sagde Ji-Xin Cheng, en lektor ved Weldon School of Biomedical Engineering og Institut for Kemi. "Miceller har været brugt i 30 år som lægemiddelleveringsmidler i forskning, men ingen har nogensinde brugt dem direkte som medicin."

Resultaterne er beskrevet i et forskningspapir, der vises søndag (8. november) i tidsskriftet Natur nanoteknologi .

Et kritisk træk ved miceller er, at de kombinerer to typer polymerer, den ene er hydrofob og den anden hydrofil, hvilket betyder, at de enten ikke er i stand til eller kan blandes med vand. Den hydrofobe kerne kan være fyldt med lægemidler til behandling af sygdom.

Micellerne kan bruges i stedet for mere konventionelle "membranforseglingsmidler, "inklusive polyethylenglycol, som udgør den ydre skal af micellerne. På grund af størrelsen på nanoskalaen og polyethylenglycolskallen af ​​micellerne, de filtreres ikke hurtigt af nyrerne eller opfanges af leveren, gør det muligt for dem at forblive i blodbanen længe nok til at cirkulere til beskadiget væv.

I forskning ledet af biomedicinsk ingeniør doktorand Yunzhou Shi, micellerne viste sig også at være ikke-toksiske ved de krævede koncentrationer.

"Med micellerne, du behøver kun omkring 1/100, 000. koncentrationen af ​​almindelig polyethylenglycol, " sagde Cheng.

Løbende forskning hos Purdue har vist fordelene ved polyethylenglycol, eller PEG, at behandle dyr med rygmarvsskader. Arbejdet ledes af Richard Borgens, direktør for Center for Lammelsesforskning og Mari Hulman George professor i neurologi ved School of Veterinary Medicine.

Fund har vist, at PEG specifikt retter sig mod beskadigede celler og forsegler det skadede område, reducere yderligere skader. Det hjælper også med at genoprette cellefunktionen.

De nye resultater blev muliggjort af arbejdets tværfaglige karakter, som involverer Borgens og andre Purdue-forskere, sagde Cheng. Samarbejdet omfattede Borgens; Riyi Shi, en lektor i biomedicinsk teknik og grundlæggende medicinske videnskaber; og Kinam Park, Showalter Distinguished Professor of Biomedical Engineering og professor i farmaceutik.

Resultaterne viste, at kerner lavet af bestemte materialer fungerer bedre end andre til at genoprette funktion til beskadigede axoner, som er slanke forlængelser af nerveceller.

Forskningen viste også, at uden micellebehandlingen kommer omkring 18 procent af axonerne sig i et segment af beskadiget rygmarv, der er testet i et "dobbelt saccharosegab-registreringskammer." Micellebehandlingen øgede aksongendannelsen til omkring 60 procent. Forskerne brugte kammeret til at studere, hvor godt miceller reparerede beskadigede nerveceller ved at måle det "sammensatte handlingspotentiale, " eller en rygmarvs evne til at transmittere signaler.

Eksperimentet efterligner, hvad der sker under en traumatisk rygmarvsskade. Fund viste, at miceller kunne bruges til at reparere axonmembraner beskadiget af kompressionsskader, en almindelig type rygsøjleskade.

Forskerne sporede også farvede miceller i rotter, demonstrerer, at nanopartiklerne med succes blev leveret til skadesteder. Fund viste også, at miceller-behandlede dyr genfandt den koordinerede kontrol af alle fire lemmer, hvorimod dyr behandlet med konventionel polyethylenglycol ikke gjorde det.

Kilde:Purdue University (nyheder:web)