Nye nanogeler holder løfte om forbedret levering af lægemidler til kræftpatienter

Forskere ved University of Texas i Austin har udviklet nye retningslinjer for fremstilling af nanoskala gelmaterialer, eller nanogeler, der kan levere mange terapeutiske behandlinger til behandling af kræft på en præcis måde. Ud over at muliggøre levering af lægemidler som reaktion på tumorer, deres nanogeler kan målrette mod ondartede celler (eller biomarkører), nedbrydes til ikke -toksiske komponenter og udføre flere kliniske funktioner.

Det vigtigste kendetegn ved ingeniørforskernes nanogeler er deres evne til at blive kemisk modificeret eller "dekoreret" med mange bioaktive molekyler. Disse ændringer giver de dekorerede nanogeler mere forskelligartede fysiske og kemiske egenskaber end nogen anden eksisterende teknik, trods deres identiske oprindelse. Sådanne systemer, som har potentiale til at blive skræddersyet til specifikke sygdomme eller endda individuelle patienter, kunne være et nyttigt værktøj for onkologer i fremtiden.

I en undersøgelse offentliggjort i det seneste nummer af Videnskab fremskridt , forskere i Institut for Biomedicinsk Teknik og McKetta Institut for Kemiteknik i Cockrell School of Engineering skitserer udviklingen af ​​disse multifunktionelle nanogeler til behandling af kræft. Efter en række kemiske ændringer, nanogelerne er i stand til at udføre følgende samtidigt eller i rækkefølge:ilægning og frigivelse af lægemidler, reagerer på unikke pH -miljøer, identificering af biomarkører, omdanne lys til terapeutisk opvarmning og udvise nedbrydningskarakteristika.

Forskergruppen, ledet af narkotikaudleveringspioner Nicholas Peppas, en professor i afdelingerne for biomedicinsk teknik og kemiteknik, UT College of Pharmacy og Dell Medical School, gennemførte undersøgelsen over fire år på UT's Institute for Biomaterials, Lægemiddellevering og regenerativ medicin, som Peppas instruerer.

De syntetiserede og rensede nanogeler indeholdende carboxylsyrer, kemiske funktionelle grupper, der er almindelige i naturlige biologiske molekyler. Disse funktionelle grupper tillod forskerne at ændre, eller kemisk par, nanogelerne til bioaktive molekyler, såsom små molekyler, peptider og proteiner. En kombination af ændringer var nødvendig for at skræddersy nanogelerne til målrettet og miljømæssigt følsom lægemiddellevering.

"En måde at tænke på vores nanogel er som et tomt lærred, "sagde John Clegg, der var ph.d. kandidat på Cockrell -skolen, da han arbejdede med undersøgelsen og i øjeblikket er postdoktor ved Harvard University. "Uberørt, et tomt lærred er ikke andet end noget træ og stof. Ligeledes, nanogelen er en enkel struktur (lavet af polymerforbindelsesmidler og vand). Når det ændres, eller dekoreret, med forskellige bioaktive grupper, den bevarer aktiviteten for hver tilføjede gruppe. Så, systemet kan være ganske enkelt eller ret sofistikeret. "

Teamets modulære tilgang - kombinerer mange nyttige dele til en enkelt, større helhed - bruges ofte på andre ingeniørsystemer, herunder, men ikke begrænset til, robotik og fremstilling. Texas Engineering -forskerne har anvendt lignende logik, undtagen på nanoskalaen, at udvikle deres nanogeler.

Forskerne indikerer, at deres arbejde også kan tjene som en plan for "præcisionsmedicin" -tilgange. I præcisionsmedicin, en patient behandles med finjusterede doser af målrettet terapi, ordineret i mængder, der svarer til de kendte egenskaber hos en patient og den sygdom, der identificeres i diagnostiske tests.

"Hvis nanopartikelbærere som vores nanogeler skal være nyttige til præcisionsmedicinske applikationer, de skal være tilpasningsdygtige nok til at matche hver patients behov, "Clegg sagde." Vi mener, at vores tilgang, hvor en base -nanogel er tilpasset de individuelle patienters unikke egenskaber og letter flere terapeutiske metoder, er fordelagtigt i forhold til at udvikle mange separate platforme, som hver leverer en enkelt terapi. "

Forskerne mener, at deres undersøgelse kan tjene som en praktisk vejledning og bevis på konceptet for forskere, der udvikler nanoskala materialer til præcisionsmedicinske applikationer.