Forskere udvikler et lægemiddelleveringssystem ved hjælp af nanopartikler udløst af elektromagnetiske felter

Et nyt system til kontrolleret levering af farmaceutiske lægemidler er blevet udviklet af et hold af University of Rhode Island kemiske ingeniører, der bruger nanopartikler indlejret i et liposom, der kan udløses af ikke-invasive elektromagnetiske felter.

Opdagelsen af ​​URI-professorerne Geoffrey Bothun og Arijit Bose og kandidatstuderende Yanjing Chen blev offentliggjort i juni-udgaven af ACS Nano .

Ifølge Bothun, liposomer er bittesmå nanoskala sfæriske strukturer lavet af lipider, der kan fange forskellige lægemiddelmolekyler inde i dem til brug ved levering af disse lægemidler til målrettede steder i kroppen. De superparamagnetiske jernoxidnanopartikler, som forskerne indlejrer i liposomets skal, frigiver stoffet ved at gøre skallen utæt, når den varmeaktiveres i et elektromagnetisk vekselstrømsfelt, der opererer ved radiofrekvenser.

"Vi har vist, at vi kan kontrollere hastigheden og omfanget af frigivelsen af ​​et modellægemiddelmolekyle ved at variere nanopartikelbelastningen og magnetfeltstyrken, " forklarede Bothun. "Vi får en hurtig frigivelse af lægemidlet med magnetfeltopvarmning i løbet af 30 til 40 minutter, og uden opvarmning er der minimal spontan lækage af lægemidlet fra liposomet."

Bothun sagde, at liposomerne samler sig selv, fordi dele af lipiderne er hydrofile - de har en stærk affinitet til vand - og andre er hydrofobe - de undgår vand. Når han blander lipider og nanopartikler i et opløsningsmiddel, tilsætter vand og fordamper opløsningsmidlet, materialerne samler sig automatisk til liposomer. De hydrofobe nanopartikler og lipider går sammen og danner liposomets skal, mens de vandelskende lægemiddelmolekyler er fanget inde i den sfæriske skal.

"Konceptet med at indlæse nanopartikler i den hydrofobe skal for at fokusere aktiveringen er helt nyt, " sagde Bothun. "Det virker, fordi utætheden af ​​skallen i sidste ende er det, der styrer frigivelsen af ​​stofferne."

Næste trin i forskningen er at designe og optimere liposom/nanopartikel-samlinger, der kan målrette kræftceller eller andre sygdomsfremkaldende celler. In vitro-kræftcelleundersøgelser er allerede i gang i samarbejde med URI-apotekprofessor Matthew Stoner.

"Vi funktionaliserer liposomerne ved at indsætte forskellige lipider for at hjælpe med at stabilisere og målrette dem, så de kan opsøge bestemte kræftcelletyper, " sagde han. "Vi bygger liposomer, der vil knytte sig til bestemte celler eller tumorregioner."

Bothun sagde, at forskning i nanomedicin viser meget lovende, men der er stadig mange udfordringer at overvinde, og målretning af passende celler kan være den største udfordring.

"Enhver evne til at målrette stoffet er bedre end et lægemiddel, der kommer overalt i dit system og genererer effekter uden for målet, " han sagde, bemærker, at hårtab og kvalme fra lægemidler mod kræft er resultatet af de høje lægemiddelkoncentrationer, der er nødvendige for behandling, og lægemidlets indvirkning på ikke-målceller. "Hvis du kan få en samling til et målrettet websted uden at miste dens indhold i processen, det er den hellige gral."