Erfaringer i at skabe biomedicinske nanopartikler til menneskelig brug

I løbet af de seneste seks år, National Cancer Institutes (NCI) Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL), en nøglekomponent i NCI's Alliance for Nanotechnology in Cancer, har karakteriseret mere end 250 forskellige nanomaterialer udviklet af over 75 forskergrupper. Denne omfattende erfaring har givet NCL-medarbejdere et unikt perspektiv på, hvordan man designer sikre og biokompatible nanomaterialer til menneskelig brug. I et papir offentliggjort i tidsskriftet Integrativ biologi , NCL-holdet delte nogle af de erfaringer, de har lært.

NCL udfører og standardiserer den prækliniske karakterisering af nanomaterialer beregnet til cancerterapi og diagnostik udviklet af forskere fra den akademiske verden, regering, og industri. Lab fungerer som en national ressource og vidensbase for kræftforskere, og letter udviklingen og oversættelsen af ​​nanoskala partikler og enheder til kliniske applikationer. Scott McNeil, NCL's direktør, og syv kolleger kompilerede de almindelige faldgruber, som ikke-materiale udviklere støder på på deres vej fra grundforskning, til produkter, der vil blive testet som midler til billeddannelse eller levering af lægemidler til tumorer hos mennesker.

En vigtig lektie for udviklere af nanomaterialer, som har tendens til at være akademiske forskere med ringe erfaring med at udvikle produkter beregnet til klinisk brug, er, at de skal fokusere mere på at sikre, at de materialer, de udvikler til test på dyr, og til sidst mennesker, er sterile. En nylig gennemgang af 75 prøver, der ankom til NCL til test, viste, at mere end en tredjedel viste tegn på bakteriel kontaminering.

En anden vigtig lektie var, at kommercielt tilgængelige materialer, om det er nanomaterialer eller kemikalier, der bruges til fremstilling af nanomaterialer, er ikke altid, hvad de ser ud til at være. I nogle tilfælde, disse råmaterialer er forurenet med bakterielle toksiner, i andre tilfælde opfylder produkterne ikke de specifikationer, som producenterne reklamerer med. Dr. McNeil og hans kolleger bemærker, at "det er i forskernes bedste interesse altid at karakterisere materialer, før man fortsætter med syntese og dyrere funktionalisering og biologisk testning."

NCL-medarbejdere fandt også ud af, at efterforskere skal gøre et bedre stykke arbejde med at rense deres nanomaterialer for rester fra de processer, de bruger til at fremstille deres nanopartikler og andre formuleringer. I nogle tilfælde, nanomaterialer, der så ud til at være giftige, var faktisk biokompatible. I stedet, det var produktionsurenheder, der forårsagede toksicitetsproblemer. Derudover NCL-studier har vist, at toksicitet af nanomaterialer ofte kan elimineres ved at vælge lidt forskellige udgangsmaterialer, som er inkorporeret i det endelige produkt, men som ikke spiller en rolle som billeddannende middel eller kræftlægemiddel.

De sidste to lektioner har at gøre med vigtigheden af ​​at udvikle de rigtige metoder til at vurdere et nanomateriales stabilitet i kroppen og den hastighed, hvormed det frigiver sin last ved det tilsigtede mål, tumoren. NCL-teamledere anbefaler, at udviklere af nanomaterialer anvender flere assays, før de påbegynder dyreforsøg for at bestemme disse egenskaber ved deres nanomaterialer, fordi enkelte assays ofte kan tegne et ufuldstændigt billede, der kan føre til spildtid og penge.

Arbejdet, der producerede disse resultater, er beskrevet mere detaljeret i et papir med titlen "Almindelige faldgruber i nanoteknologi:lektioner fra NCI's Nanotechnology Characterization Laboratory." Et abstrakt af dette papir er tilgængeligt på tidsskriftets hjemmeside.