Tilstoppede porer for øget effektivitet:Valleprotein stabiliserer nanotransporter, kontrollerer pH-afhængig lægemiddelfrigivelse

(Phys.org) – Hvordan kan lægemidler sikkert transporteres gennem det sure miljø i maven og ind i tarmene? Et hold af canadiske og australske forskere har udviklet en ny nanotransporter, der består af porøse partikler af siliciumdioxid stabiliseret med et valleprotein. I sure miljøer danner proteinet en gel, der lukker porerne; ved højere pH-værdier, porerne åbnes.

For lægemidler, både selve lægemidlet og dets leveringsform er vigtige, da sidstnævnte bestemmer, hvor og hvornår stoffet bliver aktivt i kroppen. For eksempel, formuleringer med forlænget frigivelse er designet til at opretholde et stabilt niveau af lægemidlet over en længere periode, og antitumorlægemidler er beregnet til at blive aktive i syge celler så selektivt som muligt for at minimere bivirkninger. For at få dette til at virke skal stofferne "pakkes" korrekt. Emballage er også ofte påkrævet for medicin indgivet oralt, fordi mange lægemidler ødelægges af mavesyre, før de kan nå tarmen for at blive absorberet i blodbanen. Imidlertid, beskyttelsen mod syre skal også frigive stoffet under de forhold, der findes i tarmen.

En meget lovende type medicin "pakke" er den mesoporøse siliciumdioxid nanopartikel. Disse er biokompatible og nemme at lave med de nødvendige pore- og partikelstørrelser. Kemien af ​​deres indre og ydre overflader kan nemt ændres, de kan let fyldes med lægemiddelmolekyler af forskellige størrelser, og disse kan igen frigives på en kontrolleret måde. Imidlertid, disse partikler har en tendens til at aggregere under fysiologiske forhold, som fuldstændig kan ændre deres egenskaber. Også, der skal udvikles nye metoder for at sikre selektiv frigivelse ved det ønskede mål. Ændringen i pH i overgangen fra mave til tarm er en potentiel trigger.

Et hold ledet af Shi Zhang Qiao ved University of Queensland (Brisbane, Australien) og Freddy Kleitz ved Université Laval (Quebec, Canada) har nu raffineret nogle siliciumdioxid nanotransportere, de rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie. Deres succes stammer fra deres brug af β-lactoglobulin, et valleprotein, der bruges som kosttilskud. Forskerne knyttede dette til den ydre overflade af de porøse nanopartikler, forhindrer deres aggregering og øger deres biokompatibilitet. Ved pH-værdier under 5, som dem der findes i maven, β-lactoglobulin geler:det svulmer op og danner en gelatine "skal" omkring nanopartiklerne, som tilstopper porerne og forhindrer stoffet i at komme ud. Ved højere pH-værdier som dem i tarmene, proteinet antager form af diskrete molekyler, åbning af porerne og frigivelse af lægemidlet.

Samt mave og tarm, andre organer har også forskellige pH-værdier - og der er endda pH-forskelle mellem visse tumorer og det omgivende sunde væv. Yderligere udvikling af denne nye procedure kan muligvis bruges til at lave nanotransportere i stand til at reagere på sådanne subtile pH-gradienter.