Nanopartikler kunne give lettere vej til celleterapi

UT Arlington fysikforskere har muligvis udviklet en måde at bruge laserteknologi til at levere lægemiddel- og genterapi på celleniveau uden at beskadige omgivende væv. Metoden kunne i sidste ende hjælpe patienter, der lider af genetiske tilstande, kræft og neurologiske sygdomme.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort af tidsskriftet Nature's Videnskabelige rapporter , teamet parrede krystallinske magnetiske carbon nanopartikler og kontinuerlige bølger nær-infrarøde laserstråler til i det, der kaldes fototermisk levering. Forfatterne til det nye papir er Ali Koymen, en professor i fysik; Samarendra Mohanty, en adjunkt i fysik; og Ling Gu, en forsker i Mohantys laboratorium.

Den nye opdagelse voksede ud af tidligere undersøgelse, hvor Koymen og Mohanty brugte en 50 til 100 milliwatt laser og den samme carbon nanopartikel, som absorberer strålen, at varme op og ødelægge kræftceller i laboratoriet. Teamet brugte den nye fototermiske leveringsmetode i laboratorieforsøg til at introducere uigennemtrængelige farvestoffer og små DNA -molekyler i humane prostatakræft og fibroblast -sarkomceller.

"I dette arbejde, Dr. Mohanty brugte en lavere effekt, 20 til 30 milliwatt, kontinuerlig bølge nær-infrarød laser og nanopartiklen til at gennemsyre cellemembranen uden at dræbe cellerne. Denne metode strækker den ønskede cellemembran for at muliggøre levering og har den ekstra bonus at skabe en væskestrøm, der fremskynder bevægelsen af ​​det, der leveres, "sagde Koymen, hvis laboratorium skabte undersøgelsens krystallinske magnetiske carbon nanopartikel ved hjælp af en elektrisk plasmaudladning inde i en toulenopløsning.

Introduktion af fremmed DNA eller andre små molekyler direkte i celler er afgørende for nogle af de mest avancerede metoder, der udvikles inden for genterapi, vaccinationer, kræftbilleddannelse og andre medicinske behandlinger. I øjeblikket, den fremherskende praksis er at bruge vira til levering til celler. Desværre, omfanget af, hvad der kan leveres med vira, er stærkt begrænset, og virusinteraktion kan føre til inflammatoriske reaktioner og andre komplikationer.

Forskere, der ønsker at skabe en vej ind i cellen uden at bruge en virus, har også eksperimenteret med at bruge laserstråler alene med UV-synligt lys. Men denne metode skader omgivende celler og har et relativt lavt effektivitetsniveau.

En væsentlig fordel ved den nye metode er, at nanopartiklens nær-infrarøde lysabsorption kan bruges til selektivt at forstærke interaktion mellem laveffektlaser og målrettet væv og "laserinduceret skade på ikke-målrettede celler langs bestrålingsvejen kan undgås , "siger rapporten. Nanopartiklernes magnetiske egenskaber betyder også, at de kan lokaliseres med et eksternt magnetfelt; derfor kan en mindre koncentration bruges effektivt.

"Forskningsuniversiteter som UT Arlington tilskynder fakulteter og studerende til at følge hver ny opdagelse med endnu dybere spørgsmål, "sagde Pamela Jansma, dekan ved UT Arlington College of Science.

"Med deres seneste udgivelse, Drs. Koymen, Mohanty og Gu har taget deres samarbejde til et nyt niveau, da de bliver ved med at bygge mod værdifulde konsekvenser for menneskers sundhed og sygdomsbehandling. "

Carbon nanopartikler produceret til kræftundersøgelsen varierede fra fem til 20 nanometer brede. Et menneskehår er omkring 100, 000 nanometer bredt. De magnetiske carbon nanopartikler er også fluorescerende. Så, de kan bruges til at øge kontrasten mellem optisk billeddannelse af tumorer sammen med MR.