Nanomedicin påvirker patienter under mikroskopet

En banebrydende billedbehandlingsteknik til at spore virkningerne af næste generations nanomedicin på patienter er blevet udnyttet af en akademiker fra University of Strathclyde.

Professor Dr. M. N. V. Ravi Kumar og Dr. Dimitrios Lamprou, fra Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, tror på en avanceret form for atomkraftmikroskopi, kendt som PeakForce QNM, kunne sætte skub i udviklingen inden for nanomedicin, indkapslingen af ​​potente lægemidler i bittesmå partikler, der måler milliardtedele af en meter i diameter. De beskrev, hvordan denne detaljerede billeddannelsestilgang også kan hjælpe videnskabsmænd med at adressere voksende bekymringer i den medicinske verden omkring "nanotoksikologi", opbygningen af ​​mikroskopiske partikler i menneskers væv.

Professor Kumar, hvis teams forskningsartikel er blevet publiceret i tidsskriftet PLOS ET , sagde:"Nanoteknologiens rolle i lægemiddellevering har magten til at transformere den måde, patienterne får medicin over det næste årti eller deromkring.

"I tilfælde af traditionelle lægemidler, såsom tabletter og kapsler, kun en begrænset mængde lægemiddel – der antages at være omkring fem til 15 procent for de fleste stoffer – kommer gennem tarmen til patienternes blod. Det gode ved nanomedicin er, at stofferne – i modsætning til som det er tilfældet med traditionelle tabletter og kapsler – ikke frigives i tarmen. I stedet, nanomedicin absorberes intakt og frigiver de indkapslede lægemidler direkte i kropsvæv, inklusive blodet, giver mulighed for at reducere den nødvendige dosis uden at kompromittere de terapeutiske virkninger.

"Al medicin er kombineret med såkaldte "hjælpestoffer" – inaktive stoffer, som giver dem den ønskede fylde og konsistens, og deres rolle er begrænset til tarmen. hjælpestofferne såsom polymerer, bruges til at formulere de nanopartikel-indkapslende lægemidler, kan udvise uønskede virkninger, når de absorberes gennem tarmvæggen. Forskere vil vide, om nanopartikelbaserede lægemidler kan have nogen negative virkninger på patienter - og, i særdeleshed, hvis de i nogle tilfælde forårsager mere skade end gavn.

"Indtil nu, der har været lidt kendt om, hvad der sker, efter at nanopartikler cirkulerer i hele kroppen, og om de rejser nogen sikkerhedsproblemer for patienten. Tidligere, det var nødvendigt for nanopartikler at få et fluorescerende eller radioaktivt mærke, for at give forskerne mulighed for at identificere og spore dem. Imidlertid, ved at bruge PeakForce QNM atomkraftmikroskopi kan vi, for første gang, spore, hvor disse nanopartikler går i hele kroppen efter oral administration – uden at vedhæfte nogen fluorescerende eller radioaktive mærker og ved at bruge de rigtige lægemiddelfyldte nanopartikler. I særdeleshed, vi kan identificere, om de akkumuleres i bestemte områder, forårsager det, der er kendt som 'vævsstivhed' - en tilstand forbundet med en række sygdomme, inklusive kræft."

Professor Kumar sagde, at det er kendt, at tumorer er mere stive - eller stive - sammenlignet med omgivende sunde væv. Ud over, nyere undersøgelser med atomkraftmikroskopi har også vist, at det er muligt at skelne mellem ikke-maligne og ondartede tumorceller, på grundlag af deres relative stivhed.

Professor Kumar tilføjede:"Atomkraftmikroskopis evne til at studere biomekaniske profiler vil være et aktiv i bestræbelserne på bedre at forstå forskellen i vævsstivhed mellem væv behandlet med nanopartikler og dem, der ikke er behandlet med nanopartikler, hvor længe en eventuel associeret vævsstivhed varer ved, og hvis det forsvinder hurtigt. Vigtigt, det vil også hjælpe med at fastslå, om der er en sammenhæng mellem antallet af nanopartikler i blodet og deres ophobning i andre væv. Ved at forstå mere om blodstivhed, vi vil være i stand til at lære mere om nanotoksikologi generelt, og hvordan det påvirker patienterne.

"Ved at bruge atomkraftmikroskopi på denne måde, vi kan i fremtiden analysere patienters blod og fortælle, om for eksempel, nanomaterialer ophobes i deres lever eller arterievægge, forårsager stivhed, som – hvis den varer ved længe nok – kan øge deres chancer for at udvikle sygdomme.

"En anden fordel ved nanopartikler er, at de – hvis de bruges på et tidligt stadium af forskningen – kan spare medicinalfirmaer penge ved at reducere antallet af lægemidler, der fejler på udviklingsstadiet. Disse omkostningsbesparelser kan så geninvesteres i forskning og udvikling af nye lægemidler til behandling af patienter."