Forudsigelse af nanopartikelinteraktioner i kroppen

Forskere ved North Carolina State University har udviklet en metode til at forudsige, hvordan nanopartikler vil interagere med biologiske systemer - herunder menneskekroppen. Deres arbejde kan have betydning for forbedret menneskelig og miljømæssig sikkerhed i håndteringen af ​​nanomaterialer, samt ansøgninger om levering af lægemidler.

Jim Riviere, Nancy Monteiro-Riviere, og Xin-Rui Xia var de tre seniorefterforskere, der udførte dette arbejde. Trioen offentliggjorde resultaterne af deres undersøgelse i tidsskriftet Natur nanoteknologi . Målet med deres arbejde var at skabe en metode til biologisk karakterisering af nanopartikler - et screeningsværktøj, der ville give andre forskere mulighed for at se, hvordan forskellige nanopartikler kan reagere, når de er inde i kroppen.

"Vi ville finde en god, biologisk relevant måde at bestemme, hvordan nanomaterialer reagerer med celler, " Dr. Riviere forklarede. "Når et nanomateriale kommer ind i den menneskelige krop, det binder straks til forskellige proteiner og aminosyrer. De molekyler, en partikel binder sig til, vil bestemme, hvor den vil gå hen." Denne bindingsproces påvirker også partiklens adfærd inde i kroppen. F.eks. aminosyrer og proteiner, der dækker en nanopartikel, ændrer form og overfladeegenskaber, potentielt forbedre eller reducere egenskaber som toksicitet eller, i medicinske applikationer, partikelens evne til at levere lægemidler til målrettede celler.

For at oprette deres screeningsværktøj, holdet brugte en række kemikalier til at undersøge overfladerne på forskellige nanopartikler, ved hjælp af teknikker, der tidligere er udviklet af Dr. Xia. En nanopartikels størrelse og overfladekarakteristika bestemmer den slags materialer, som den vil binde sig til. Når størrelsen og overfladeegenskaberne er kendt, forskerne kan derefter oprette "fingeraftryk", der identificerer måderne, hvorpå en bestemt partikel vil interagere med biologiske molekyler. Disse fingeraftryk giver dem mulighed for at forudsige, hvordan den nanopartikel kan opføre sig en gang inde i kroppen.

"Disse oplysninger giver os mulighed for at forudsige, hvor et bestemt nanomateriale ender i menneskekroppen, og om det vil blive optaget af visse celler eller ej, "Tilføjer Riviere." Det vil igen give os en bedre idé om, hvilke nanopartikler der kan være nyttige til levering af lægemidler, og hvilke der kan være farlige for mennesker eller miljøet."

Dette arbejde er beskrevet detaljeret i et papir med titlen, "Et indeks for karakterisering af nanomaterialer i biologiske systemer" Et sammendrag af dette papir er tilgængeligt på tidsskriftets websted.