Selektiv kræft nanopartikel-målretning under mikroskopet

Nanopartikler kan bruges som kraftfulde midler til at administrere vacciner og forebygge alvorlig sygdom, som med behandlingen af ​​COVID-19 og til at levere kemoterapeutiske lægemidler til kræftceller med det formål at udrydde kræftcellerne og efterlade de raske celler uskadte. For kræftpatienter har dette potentiale til at reducere alvorlige bivirkninger, der stammer fra toksiciteten af ​​kemoterapeutika. Desværre eksisterer der endnu ingen klinisk anvendt selektiv nanopartikelbehandling (også kendt som nanoterapeutisk) med forskning, der fokuserer på at forbedre og forstå nuværende nanoterapeutika. For hendes ph.d. forskning, kiggede Laura Woythe nærmere på nanopartikler og kræftceller for at designe selektive nanoterapeutika ved hjælp af avancerede optiske mikroskopiteknikker.

For at forbedre nanopartiklers evne til at målrette mod kræftceller kan forskere udnytte, hvordan nanopartikler interagerer med specifikke cellebiomarkører eller "receptorer" på overfladen af ​​celler. Til dette formål placeres molekyler eller "ligander", der genkender specifikke cellereceptorer, på overfladen af ​​nanopartiklerne.

Men denne såkaldte funktionaliseringsproces er svær at kontrollere, på grund af den lille størrelse af nanopartiklerne, hvilket medfører, at nogle molekyler bliver forlagt, fungerer forkert eller fejlagtigt bliver fastgjort på nanopartikeloverfladen. Alle disse reducerer en nanopartikels evne til at interagere med kræftceller på den tilsigtede måde.

Desuden er der stadig spørgsmål om effektiviteten af ​​sådanne tilknytningsprotokoller, og om antallet af molekyler, vi vedhæfter, er effektivt nok til at målrette mod kræftceller. Udfordringerne ligger i den lille størrelse af molekylerne og cellereceptorerne, og de begrænsede kvantitative metoder, der er tilgængelige til at estimere antallet af molekyler på overfladen af ​​nanopartiklerne. Med andre ord, hvordan kan videnskabsmænd tælle antallet af molekyler på overfladen af ​​nanopartiklerne for at kontrollere, at nanopartiklerne kan være effektive mod kræftceller?

Superopløsningsmikroskopi

For hendes ph.d. forskning, undersøgte Laura Woythe funktionaliteten af ​​molekyler knyttet til nanopartikler til selektiv kræftmålretning ved hjælp af avancerede optiske mikroskopiteknikker eller optisk mikroskopi med "superopløsning".

Superopløsningsmikroskopi omfatter en gruppe mikroskopiteknikker, der har en opløsningsevne, der er 10 gange højere end konventionel optisk mikroskopi. Dette giver mulighed for visualisering af nanometriske strukturer, såsom nanopartikler og cellereceptorer, i området fra 10 til 100 nanometer (nm). Dette størrelsesområde svarer til at visualisere strukturer op til 5.000 gange mindre end et menneskehår.

Ved hjælp af superopløsningsmikroskopi var Woythe og hendes kolleger i stand til at tælle individuelle ligander på nanopartikler og receptorer på cancerceller, hvilket muliggjorde finjustering af målretningsinteraktionen. Disse tal kan gå langt hen imod at udvikle mere effektiv nanoterapeutisk levering.

Woythes forskning er et vigtigt skridt i retning af en bedre forståelse af nanomaterialer til biomedicinske anvendelser, specifikt selektiv cellemålretning af kræftceller og syge celler uden at påvirke sundt væv, og dermed minimere de potentielle bivirkninger og den byrde, dette medfører for kræftpatienter. + Udforsk yderligere

Nanopartikler træner immunceller til at bekæmpe kræft