Imaging cellulære interiører ved hjælp af polymere nanopartikler

Nanopartikler er partikler, der er mindre end 100 nanometer. De fås typisk fra metaller og på grund af deres lille størrelse, har unikke egenskaber, der gør dem nyttige til biomedicinske applikationer. Imidlertid, uden behandling for at gøre deres overflader biologisk inerte, deres effektivitet er stærkt begrænset. Forskere ledet af Kazuhiko Ishihara ved University of Tokyo har været banebrydende for brugen af ​​MPC -polymerer til at ændre overflader af nanopartikler. I en nylig artikel offentliggjort i tidsskriftet Videnskab og teknologi af avancerede materialer , de gennemgik aktuelle måder, hvorpå polymere nanopartikler kan bruges til at transportere en type små nanopartikler kaldet kvanteprikker ind i celler.

MPC-polymerer er store molekyler fremstillet af kæder af 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholin (MPC). Bioaktive nanopartikler, hvis overflader er blevet modificeret med dem, kan bruges som antitumorforbindelser, genbærere, kontrastmidler, der forbedrer MR -billeder, og proteindetektorer. MPC -polymerer efterligner cellulære membraner og tillader levering af bioaktive molekyler, der normalt ikke er særlig opløselige i vand, eller som kan forårsage uønskede biologiske bivirkninger. Når forskere vedhæfter MPC -polymerer til overfladen af ​​uorganiske nanopartikler, de kan lave stoffer, der let afleveres i blodet eller andet væv.

Ishiharas gruppe har for nylig brugt denne proces med kvantepunkter til at producere nanopartikler, der kan overgå traditionelle organiske fluorescerende farvestoffer i biomedicinsk billeddannelse. Ved hjælp af en simpel opløsningsmiddel-fordampningsteknik, de var i stand til at fremstille polymere nanopartikler, der indeholdt en kerne af kvantepunkter, der var indblandet i nanopartikelpolymeren PLA (poly L-mælkesyre), som derefter var omgivet af et lag af et MPC-polymerderivat kaldet PMBN. Denne kombination frembragte partikler, der bevarede de samme fluorescensniveauer i en opløsning efter at have været opbevaret i mere end seks måneder ved 4 grader Celsius, og der fungerede i miljøer med varierende surhedsgrad. Mens traditionelle organiske farvestoffer mister deres fluorescens med gentagen belysning, polymerkvantumprik -nanopartiklerne ikke.

For at være nyttig, nanopartikler skal transporteres ind i celler. For at opnå dette, teamet testede flere molekylers ydeevne ved at fiksere dem på overfladen af ​​PMBN/PLA/quantum dot -partiklerne. Analyse viste, at da det celleindtrængende peptid kaldet R8 - et octapeptid fremstillet af otte argininaminosyrer - blev fastgjort til nanopartiklerne, de blev optaget af celler inden for fem timer og havde ingen toksisk eller inflammatorisk effekt på cellerne selv efter tre dage.

Yderligere test viste, at celler med polymerkvantumprikpartiklerne formerede sig normalt, og at nanopartiklerne blev fordelt jævnt i hver dattercelle ved deling. I modsætning til organiske fluorescerende farvestoffer, dette svækkede ikke fluorescenssignalet selv efter 30 timers spredning. "Dette var den første rapport, der viser den langsigtede tilbageholdelse af nanopartikler i celler. Fremstilling af bioaktive nanopartikler med MPC-polymerer kan bruges til at fremstille in-cell nanodevices, hvis interaktion med celler kan kontrolleres fuldstændigt, "bemærker Ishihara.