Lægemiddelindkapslende nanopartikel til at måle, hvordan anticancer kemoterapiformuleringer trænger ind i celler

Polymer nanopartikler, der frigiver medicin med kontrollerede hastigheder inde i celler, har potentialet til at øge effektiviteten af ​​mange kliniske lægemidler. A*STAR-forskere har nu udviklet en iøjnefaldende måde at evaluere ydeevnen af ​​forskellige polymer-lægemiddelleveringsformuleringer ved hjælp af selvlysende kvanteprikker som billeddannelsesmærker.

Lille bitte, uorganiske kvanteprikkrystaller finder stigende anvendelse som biologiske prober på grund af deres kraftige optiske egenskaber. Ved at stimulere prikkerne med laserlys, forskere kan få skarpe billeder til at overvåge processer såsom medicinlevering i meget længere tidsrammer end næsten enhver anden teknik. Imidlertid, en nøgleudfordring ligger i at inkorporere hydrofobe kvanteprikker i biokompatible, vandopløselige polymerer.

Ming-Yong Han og kolleger fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering i Singapore henvendte sig til en copolymer kendt som poly(D, L-lactid-co-glycolid), eller PLGA, for deres kvanteprik-billeddannelsesstrategi. Dette ikke-toksiske materiale har en indstillelig vandafvisende eller vandtiltrækkende evne, afhængig af andelen af ​​mælke- og glykolsyrekomponenter. Det er også en ideel platform til lægemiddellevering til det populære kræftlægemiddel doxorubicin - et fluorescerende molekyle, der bruges til at behandle sygdomme, herunder leukæmi og Hodgkins lymfom.

"Valget af polymer- og nanopartikelpræparater spiller en vigtig rolle i fremstillingen af ​​ensartede fluorescerende partikler, " siger medforfatter Choon Peng Teng. "Forskellige hydrofobe eller hydrofile interaktioner påvirker, hvordan kvanteprikker er inkorporeret."

Holdet syntetiserede to slags PLGA nanopartikler - den ene fyldt med doxorubicin, og den anden indeholdt kvanteprikker-biomærker - og inkuberede dem i en kultur af humane tyktarmsceller. Efter to timer, konfokal billeddannelse afslørede, at begge typer polymer-nanopartikler blev opslugt af cellerne gennem en endocytosemekanisme og internaliseret i cytoplasmaet (se billede). De lyse emissioner fra prikkerne gjorde det muligt for forskerne at kvantificere optagelsen som 25 procent af cellevolumenet.

Da opførselen af ​​de kvanteprik-mærkede nanopartikler var parallel med de doxorubicin-imprægnerede materialer, Han og hans kolleger indså, at dette billeddannelsessystem kunne modellere effektiviteten af ​​andre vigtige lægemiddelleveringsordninger. Indledende undersøgelser ser lovende ud - de kvanteprikkerladede PLGA-nanopartikler efterlignede forskellige lægemiddelleveringssystemer til at målrette hjernen, lunge- og brystkræftcellelinjer, og var kompatible med både vandopløselige og vanduopløselige lægemidler.

En yderligere fordel ved denne tilgang, bemærker medforfatter Khin Yin Win, er, at det kan simulere virkningen af ​​ikke-fluorescerende kræftlægemidler, der tidligere ikke kunne spores med konfokal billeddannelse. "Denne model kan lette overvågning af biokompatibilitet og cellulær optagelse, men den kan også evaluere, hvor gennemførlige visse materialer er som lægemiddelbærere, " siger hun. "Dette kan føre til mere innovative lægemiddelleveringssystemer."