En ny metode til præcist at levere terapeutika inde i kroppen

En ny måde at levere terapeutiske proteiner inde i kroppen bruger en akustisk følsom bærer til at indkapsle proteinerne og ultralyd for at afbilde og guide pakken til den nøjagtige placering, der kræves, ifølge forskere fra Penn State. Ultralyd knækker derefter kapslen, lader proteinet komme ind i cellen.

"Når du udsætter partiklen for ultralyd, åbner den et hul i cellemembranen, der varer i et par mikrosekunder, " sagde Scott Medina, adjunkt i biomedicinsk teknik, Penn State. "Vi kan bruge denne midlertidige åbning til at levere antistoffer, som er attraktive terapeutiske molekyler i præcisionsmedicin, som ellers ikke kan komme ind i celler."

Disse antistoffer er nye lægemidler mod kræft, infektionssygdomme og reumatoid arthritis, han sagde.

Men at få proteinet inde i nanopartikelbæreren var ikke let, derfor har andre forskere måttet ty til komplicerede og ofte dårligt effektive metoder, såsom at fastgøre lasten til ydersiden af ​​nanopartikler, resulterer i ineffektiv proteinfrigivelse og levering uden for målet.

Udfordringen med den nye metode var, at proteinet ikke ønskede at interagere med partiklens indre, som er lavet af en fluorholdig væske, ligner flydende teflon. Medinas doktorand, Janna Sloand, kom med et kreativt arbejde omkring - en fluorholdig maske. Disse kemiske masker har en modvægt mellem polaritet og fluorindhold, der tillader proteinet at interagere med det fluorholdige flydende medium, mens proteinets foldede tilstand og bioaktivitet bevares.

"Vi havde mange udfordringer med at udvikle denne nye metode, sagde Sloand, første forfatter på papiret udgivet for nylig i ACS Nano . "Det sværeste var at finde ud af, hvilken slags kemikalier der kunne maskere proteinet. Det var helt klart mit eureka-øjeblik, da jeg så, at det virkede."

I det fremtidige arbejde, teamet vil undersøge brugen af ​​deres ultralydsprogrammerbare materiale som en platform for billedstyret levering af terapeutiske proteiner og genredigeringsværktøjer.

I relaterede terapeutiske anvendelser, de udnytter denne teknologi til at levere antistoffer, der kan ændre unormale signalveje i tumorceller for effektivt at 'slukke' deres ondartede træk. I andet arbejde leverer de genredigeringsværktøjer, ligesom CRISPR -konstruktioner, at muliggøre ultralydsstyret genomteknik af celler i komplekse 3D-vævsmikromiljøer.

Vigtigt, disse leveringsapplikationer kan alle udføres ved hjælp af ultralydsteknikker, der allerede er brugt på hospitaler, som de håber vil muliggøre en hurtig oversættelse af denne teknologi til præcisionssundhedspleje.