Forskere udvikler en biologisk nedbrydelig nanopartikel, der effektivt løser betændelse

(Phys.org) —Inflammation er kroppens naturlige forsvarsmekanisme mod indtrængende organismer og vævsskader. Ved akut betændelse, patogenet eller inflammatoriske mediatorer fjernes, og homeostase nås, dog i kroniske inflammatoriske tilstande, denne løsningsrespons er svækket, fører til kronisk betændelse og vævsskade. Det er nu en udbredt opfattelse, at en forringet opløsning af inflammation er en væsentlig medvirkende faktor til udviklingen af ​​en række ødelæggende sygdomme såsom åreforkalkning, gigt, og neurodegenerative sygdomme, udover kræft. Da niveauet af inflammation i disse sygdomme er meget højt, kræves målrettede terapeutiske løsninger for at hjælpe med at holde inflammationen inde.

En ny undersøgelse fra forskere ved Brigham and Women's Hospital (BWH), Columbia University Medical Center, Icahn School of Medicine ved Sinai-bjerget, og Massachusetts Institute of Technology præsenterer udviklingen af ​​bittesmå nanomedicin i området under 100 nm (100, 000 gange mindre end diameteren af ​​en menneskehårstrå), som er i stand til at indkapsle og frigive et betændelsesopløsende peptidlægemiddel. Forfatterne viste, at disse nanopartikler er potente pro-opløselige nanomedicin, i stand til selektivt at søge til steder med vævsskade hos mus, og frigivelse af deres terapeutiske nyttelast på en kontrolleret måde over tid. Unikt, disse nanopartikler er designet til at målrette det ekstracellulære mikromiljø i betændt væv. Partiklerne frigiver derefter langsomt deres potente, betændelsesopløselige nyttelast, så den kan diffundere gennem det betændte væv. Der binder stoffet sig til receptorer på plasmamembranen af ​​aktiverede hvide blodlegemer og får dem til at blive mere stille.

Denne undersøgelse vil blive offentliggjort elektronisk i Proceedings of the National Academy of Sciences ugen den 18. marts, 2013.

"Det smukke ved denne tilgang er, at den udnytter naturens eget design til at forhindre betændelses-induceret skade, hvilken, i modsætning til mange andre antiinflammatoriske strategier, kompromitterer ikke værtens forsvar og fremmer vævsreparation, " sagde Ira Tabas, MD, PhD, læge-videnskabsmand ved Columbia University Medical Center og co-senior forfatter af denne undersøgelse.

"Udviklingen af ​​selvsamlede målrettede nanopartikler, som er i stand til at løse betændelse, har bred anvendelse i medicin, herunder behandling af åreforkalkning, " sagde Omid Farokhzad, MD, læge-videnskabsmand ved BWH, og en co-senior forfatter af denne undersøgelse.

Polymerer bestående af tre kæder knyttet ende-til-ende blev udviklet som byggesten til konstruktion af selvsamlede målrettede nanopartikler; en kæde muliggjorde indfangning og kontrolleret frigivelse af den terapeutiske nyttelast, i dette tilfælde et peptid, som efterligner de pro-resolverende egenskaber af Annexin A1-proteinet. En anden kæde gav stealth-egenskaber til nanopartiklerne, muliggør langvarig cirkulation efter systemisk administration. Alligevel gav en tredje kæde nanopartiklerne mulighed for målsøgning til at målrette kollagen IV-proteinet til den vaskulære væg. Som sådan er disse nanopartikler i stand til selektivt at klæbe til skadet vaskulatur og tillade deres terapeutiske antiinflammatoriske last at blive frigivet, hvor det er nødvendigt for effektivt at fremme inflammationsopløsning på en bevidst og målrettet måde.

"Disse målrettede polymere nanopartikler er i stand til at stoppe neutrofiler, som er den mest udbredte form for hvide blodlegemer, fra infiltrerende steder med sygdom eller skade ved meget små doser. Denne handling forhindrer neutrofilerne i at udskille yderligere signalmolekyler, som kan føre til en konstant hyperinflammatorisk tilstand og yderligere sygdomskomplikationer, " sagde Nazila Kamaly, PhD, en postdoc ved BWH og medforfatter af denne undersøgelse.

"Nanopartikler, der selektivt binder sig til skadet vaskulatur, kan have en dyb indvirkning på fremherskende sygdomme, såsom åreforkalkning, hvor beskadiget eller omfattet vaskulatur ligger til grund for patologien. Dette arbejde tilbyder en ny målrettet nanomedicin til det spirende felt af inflammation-resolution, et felt, der tidligere var pioneret af BWH's Dr. Charles Serhan, sagde Gabrielle Fredman, PhD, en post-doc stipendiat ved Columbia University Medical Center og medforfatter af denne undersøgelse.

Disse nye udviklinger har fået forskerne til at begynde at undersøge potentialet af disse pro-opløselige nanomedicin for deres virkninger på skrumpende aterosklerotiske plaques, og disse undersøgelser er i gang.