Waltzing nanopartikler kunne fremme søgningen efter bedre lægemiddelleveringsmetoder

Forskere fra Indiana University har opdaget, at nanopartikler, der leverer stoffer, binder sig til deres mål forskelligt baseret på deres position, når de mødes - som balsaldansere, der ændrer deres bevægelser med musikken.

Studiet, offentliggjort 13. november i tidsskriftet ACS Nano , er signifikant, eftersom "bevægelsen" af terapeutiske partikler, når de binder til receptorsteder på humane celler, kunne indikere effektiviteten af ​​lægemiddelbehandlinger. Effektiviteten af ​​immunterapi, som bruger kroppens eget immunsystem til at bekæmpe sygdomme som kræft, afhænger til dels af evnen til at "tune" styrken af ​​cellebindinger, for eksempel.

"I mange tilfælde, et lægemiddels effektivitet er ikke baseret på, om det binder til en målrettet receptor på en celle eller ej, men hvor stærkt det binder, " sagde Yan Yu, en adjunkt ved IU Bloomington College of Arts and Sciences 'afdeling for kemi, der ledede undersøgelsen. "Jo bedre vi kan observere disse processer, jo bedre kan vi screene for et lægemiddels terapeutiske effektivitet. "

Indtil denne undersøgelse, forskere troede, at partikler blev langsommere og blev fanget, når de bandt sig til en receptor på en celle.

"Men vi så også noget nyt, " sagde Yu. "Vi så partiklerne rotere forskelligt baseret på, hvornår de blev fanget i at binde til deres receptorer."

Dette er aldrig set før, fordi hvis molekylær bevægelse er en vals, dengang så videnskabsmænd kun en enkelt danser.

For at gennemføre deres undersøgelse, Yus hold introducerede dansepartnere. Disse var to nanopartikler - en farvet grøn, den anden rød - der parrede sig sammen for at danne en enkelt billeddannende markør synlig under et fluorescensmikroskop. Denne "nanoprobe" blev derefter camoufleret med en cellemembranbelægning taget fra en T -lymfocyt, en type hvide blodlegemer, der spiller en rolle i kroppens immunforsvar.

De to farver gjorde det muligt for forskerne samtidigt at observere "rotationsbevægelsen" - cirkulerende på plads - og "translationel bevægelse" - bevægelse på tværs af det fysiske rum - af partiklen før den hæftes til cellen.

"Vi fandt ud af, at partiklerne begyndte med tilfældig rotation, flyttede til gyngende bevægelse, derefter en cirkulerende bevægelse og til sidst en begrænset cirkulerende bevægelse, " sagde Yu. "Observationen af ​​denne brede vifte af rotationsbevægelse - og overgangen fra en form til den næste på forskellige tidspunkter - er helt ny."

I øvrigt, forskerne var i stand til at begynde at forbinde disse forskellige bevægelser med forskellige bindingsstyrker.

Gruppen valgte at "camouflere" de syntetiske partikler med cellemembraner, fordi disse partikler ikke elimineres af kroppens immunsystem som fremmedlegemer på samme måde som konventionelle syntetiske partikler. Brugen af ​​kroppens egne cellemembraner eliminerer også behovet for at designe komplicerede overfladetræk, der binder til specifikke celler, da de allerede er til stede i de eksisterende membraner.

Overvågning af "valsning" af camouflerede T-lymfocytter for at forstå deres målrettede binding til tumorceller er den næste fase af deres forskning, Sagde Yu.