Brug af kulnanorør til levering af lægemidler

Carbon nanorør, eller små hule cylindre af et atom-tykke carbonark, har et utroligt potentiale til en lang række applikationer på grund af deres styrke, fleksibilitet, og andre unikke kraftfulde egenskaber. De er særligt lovende inden for nanoteknologi og elektronikapplikationer, men Carnegie Mellon Universitets Kris Dahl og Mohammad Islam er på tværfaglig mission for at bringe disse carbon nanorør til en ny anvendelse - i medicin.

Ved at kombinere deres respektive ekspertiseområder, Dahl, lektor i kemiteknik og biomedicinsk teknik, og islam, en lektor i materialevidenskab og teknik, har arbejdet sammen i årevis for at besvare mange spørgsmål vedrørende brug af carbon nanorørbaserede strukturer til levering af lægemidler.

Gennem årene, Dahl og islam har gjort betydelige fremskridt inden for biomedicinsk carbon nanorørforskning - bare i 2016, de har allerede offentliggjort to artikler, der beskriver deres forskning i forbindelse med ingeniørproteiner, der omslutter bestemte typer lægemidler, for at de kan leveres mere effektivt. Stofferne, ved levering til kroppens celler, sidde på overfladen af ​​carbon nanorørene, derefter er dækket af proteiner.

Billede fodrer en hund med en pille. For at gøre det, man ville pakke den ind i ost for at maskere medicinen og gøre den mere tiltalende. I en lignende retning, at forbedre lægemiddeltilførslen, Dahl og Islam har konstrueret proteiner, der vikler rundt om de narkotika-belagte carbon-nanorør. Cellerne, som elsker disse proteiner, lettere tage stoffet op-ligesom en hund lettere ville spise den ostovertrukne pille.

"Det gode ved at bruge kulnanorør til at levere medicin er, at videnskabeligt, de er bare kulstof, "forklarer Dahl." De ligner grafit i blyanter, diamant, eller forkælelse - de er bare organiseret på en anden måde. Men fordi de er gitteret på denne bestemte måde, celler bryder dem ikke ned. En anden fordel ved denne lægemiddelleveringsmetode er det faktum, at disse nanorør er næsten fuldstændigt inaktive over for cellen. Du kan få titusinder af dem inde i cellen, før der er nogen reel indvirkning på cellen, og det betyder, at du kan levere en enorm mængde af et lægemiddel, og det forstyrrer ikke rigtig cellerne. "

De to artikler, der blev offentliggjort i år, med titlen "Forbedret intracellulær levering af små molekyler og lægemidler via ikke-kovalente ternære dispersioner af enkelt-væg carbon nanorør" og "Levering af enkeltvæggede carbon nanorør til kernen ved hjælp af konstruerede nukleare proteindomæner, "er et stort skridt i udviklingen af ​​dette felt. Hvis celler er mere tilbøjelige til at absorbere store mængder af det lægemiddel, der leveres, så stiger lægemidlets effektivitet betydeligt.

Det næste spørgsmål at tage fat på? Sådan målretter du mod bestemte celler.

"Nu hvor vi forstår, hvordan man spreder kulnanorør, hvordan man kontrollerer toksiciteten, hvordan man afleverer dem til cellerne, hvordan man opdager dem eller identificerer, hvor de er i cellen - nu er vi et sted, hvor vi kan begynde at målrette mod bestemte celler, "siger islam." Fordi carbon nanorør har et så højt overfladeareal, og de går ind i cellen med millioner, du kan have en meget høj effektivitet ved levering til en bestemt celle. "

I juni, Dahl og islam vil hver især præsentere aspekter af dette arbejde på konferencen om kulstofnanostrukturer i medicin og biologi ved Electrochemical Society, et mødested, hvor ledere på området længe har diskuteret fremskridt inden for nanomaterialeteknologi og videnskab. Dahl og Islam er stolte over, at deres samarbejde har tilladt innovation inden for bionanomedicin og levering af lægemidler, legemliggør Carnegie Mellon -ånden i tværfaglig forskning.