Biomedicinsk gennembrud:Carbon nanopartikler, du kan lave derhjemme

Forskere har fundet en nem måde at producere carbon nanopartikler, der er små nok til at undgå kroppens immunsystem, reflektere lys i det nær-infrarøde område for nem registrering, og transportere nyttelaster af farmaceutiske lægemidler til målrettede væv.

I modsætning til andre metoder til fremstilling af carbon nanopartikler - som kræver dyrt udstyr og rensningsprocesser, der kan tage dage - genererer den nye tilgang partiklerne på få timer og bruger kun en håndfuld ingredienser, herunder købt melasse.

Forskerne, ledet af University of Illinois bioingeniørprofessorer Dipanjan Pan og Rohit Bhargava, rapportere deres resultater i journalen Lille .

"Hvis du har en mikrobølgeovn og honning eller melasse, du kan stort set lave disse partikler derhjemme, "Pan sagde." Du blander dem bare sammen og koger det i et par minutter, og du får noget, der ligner kul, men det er nanopartikler med høj luminescens. Dette er et af de enkleste systemer, vi kan tænke på. Det er sikkert og meget skalerbart til eventuel klinisk brug. "

Disse "næste generations" kulkugler har flere attraktive egenskaber, fandt forskerne. De spreder naturligt lys på en måde, der gør dem lette at skelne fra menneskelige væv, eliminerer behovet for ekstra farvestoffer eller fluorescerende molekyler for at hjælpe med at opdage dem i kroppen.

Nanopartiklerne er belagt med polymerer, der finjusterer deres optiske egenskaber og deres nedbrydningshastighed i kroppen. Polymererne kan fyldes med lægemidler, der gradvist frigives.

Nanopartiklerne kan også laves ganske små, mindre end otte nanometer i diameter (et menneskehår er 80, 000 til 100, 000 nanometer tyk).

"Vores immunsystem genkender ikke noget under 10 nanometer, "Sagde Pan." Så, disse små partikler er slags camouflerede, Jeg vil sige; de gemmer sig for det menneskelige immunsystem. "

Teamet testede nanopartiklernes terapeutiske potentiale ved at fylde dem med et anti-melanomlægemiddel og blande dem i en topisk opløsning, der blev påført grisehud.

Bhargavas laboratorium brugte vibrationsspektroskopiske teknikker til at identificere nanopartiklernes molekylære struktur og deres last.

"Raman og infrarød spektroskopi er de to værktøjer, som man bruger til at se molekylær struktur, "Bhargava sagde." Vi tror, ​​at vi har overtrukket denne partikel med en specifik polymer og med specifik lægemiddelindlæsning - men gjorde vi det virkelig? Vi bruger spektroskopi til at bekræfte formuleringen samt visualisere leveringen af ​​partiklerne og lægemiddelmolekylerne. "

Teamet fandt ud af, at nanopartiklerne ikke frigav stoffets nyttelast ved stuetemperatur, men ved kropstemperatur begyndte at frigive lægemidlet mod kræft. Forskerne fastslog også, hvilke aktuelle applikationer der trængte ind i huden til en ønsket dybde.

I yderligere forsøg, forskerne fandt, at de kunne ændre infusionen af ​​partiklerne i melanomceller ved at justere polymerbelægningerne. Imaging bekræftede, at de infunderede celler begyndte at hæve, et tegn på forestående celledød.

"Dette er en alsidig platform til at bære en lang række lægemidler - til melanom, til andre former for kræft og andre sygdomme, "Sagde Bhargava." Du kan belægge den med forskellige polymerer for at give den en anden optisk reaktion. Du kan indlæse den med to lægemidler, eller tre, eller fire, så du kan udføre multilægeterapi med de samme partikler. "

"Ved at bruge defineret overfladekemi, vi kan ændre egenskaberne af disse partikler, "Sagde Pan." Vi kan få dem til at lyse ved en bestemt bølgelængde, og vi kan også indstille dem til at frigive stofferne i nærvær af det cellulære miljø. Det er, Jeg tror, værkets skønhed. "