Nanopartikler, der ser ud, fungere som celler

(Phys.org) – Ved at skjule nanopartikler i membranerne af hvide blodlegemer, forskere ved The Methodist Hospital Research Institute kan have fundet en måde at forhindre kroppen i at genkende og ødelægge dem, før de afleverer deres lægemiddellast. Gruppen beskriver sine "LeukoLike Vectors", eller LLV'er, i januarnummeret af Natur nanoteknologi .

"Vores mål var at lave en partikel, der er camoufleret i vores kroppe og undslipper overvågningen af ​​immunsystemet for at nå sit mål uopdaget, " sagde afdelingsformand Ennio Tasciotti, Ph.D., undersøgelsens hovedforsker. "Vi opnåede dette med de lipider og proteiner, der er til stede på membranen af ​​de selvsamme celler i immunsystemet. Vi overførte cellemembranerne til overfladerne af partiklerne, og resultatet er, at kroppen nu genkender disse partikler som sine egne og gør det. ikke uden videre fjerne dem."

Nanopartikler kan levere forskellige typer lægemidler til specifikke celletyper, for eksempel, kemoterapi til kræftceller. Men for alle de fordele, de tilbyder, og for at komme derhen, hvor de skal hen og levere det nødvendige lægemiddel, nanopartikler skal på en eller anden måde unddrage sig kroppens immunsystem, der genkender dem som ubudne gæster. Kroppens forsvars evne til at ødelægge nanopartikler er en stor barriere for brugen af ​​nanoteknologi i medicin. Systemisk administrerede nanopartikler fanges og fjernes fra kroppen inden for få minutter. Med membranbelægningen, de kan overleve i timevis uskadt.

"Vores tilsløringsstrategi forhindrer bindingen af ​​opsoniner - signalproteiner, der aktiverer immunsystemet, " sagde Tasciotti. "Vi sammenlignede absorptionen af ​​proteiner på overfladen af ​​ubelagte og coatede partikler for at se, hvordan partiklerne kunne unddrage sig immunsystemets respons."

Tasciotti og hans gruppe tog metabolisk aktive leukocytter (hvide blodlegemer) og udviklede en procedure til at adskille membraner fra cellens indre. Ved at belægge deres nanopartikler med intakte membraner i deres naturlige sammensætning af lipider og proteiner, forskerne skabte de første lægemiddelbærende nanopartikler, der ser ud og virker som celler - leukolignende vektorer.

"At bruge hvide blodlegemers membraner til at belægge en nanopartikel er aldrig blevet gjort før, " sagde Tasciotti. "LLV'er er halvt menneskeskabte - den syntetiske siliciumkerne - og halvt lavet af mennesket - cellemembranen."

Kan membranen fremstilles udelukkende via syntetiske midler?

"At være i stand til at bruge syntetiske membraner eller kunstigt skabte membraner er bestemt noget, vi planlægger for fremtiden, " sagde Tasciotti. "Men for nu, at bruge vores hvide blodlegemer er den mest effektive tilgang, fordi de giver et færdigt produkt. De proteiner, der giver os de største fordele, er allerede i membranen, og vi kan bruge det, som det er."

Efterhånden som teknologien udvikles, Tasciotti sagde, at en patients egne hvide celler kunne høstes og bruges til at skabe personlige LLV'er.

For at teste, om LLV'erne ville være beskyttet mod makrofagsekvestrering og destruktion, Tasciottis team testede LLV'er belagt med menneskelige membraner og fandt ud af, at humane makrofager efterlod LLV'erne uskadt, bekræfter således bevarelsen af ​​selvanerkendelsesprincippet.

"LLV'er er oversået med proteiner, der hjælper partiklerne med at nå specifikke mål, fra betændt eller beskadiget væv til kræftceller, der rekrutterer blodkar, " sagde Tasciotti. "Med tiden vil membranlipiderne og proteinerne bryde væk, efterlader nanopartiklerne til at nedbrydes naturligt efter at have frigivet deres nyttelast."

Forskerholdet så også på, hvor godt stofferne rejste gennem LLV-membranen. De fandt ud af, at snarere end at indføre en hindring for frigivelse af lægemidler, membranen giver kontrollerbar frigivelse af lægemidlet, når nanopartiklerne når deres målvæv.

"Vi er klar over, at vi ikke altid vil have adgang til et uendeligt antal hvide blodlegemer, " sagde Tasciotti. "Af denne grund, vi arbejder på at optimere vores system ved at bruge så lidt materiale så effektivt som muligt. Jeg forventer, at denne teknologi vil blive en ny spiller i den overfyldte verden af ​​lægemiddelleveringssystem takket være de muligheder, den giver for personalisering af lægemiddelterapier."