science >> Wetenschap >  >> Chemie

Magneten gebruiken om chemische reacties te beheersen die gericht zijn op de afgifte van medicijnen in het lichaam

Superparamagnetische nanodeeltjes van het E- en S-type die het enzym en het substraat dragen. een, B, Cryo-transmissie elektronenmicroscopie (cryo-TEM) afbeelding (a) en schematische (b) uitleg van het concept van de door magnetisch veld geactiveerde biokatalyse. De superparamagnetische deeltjeskern is gemaakt van Fe3O4-nanodeeltjes omhuld door silica. De silica-envelop is gelabeld met covalent gebonden fluorescerende kleurstoffen (rood voor E-deeltjes en groen voor S-deeltjes). In het magnetische veld, door dipool-dipool interacties, de deeltjes worden in contact gebracht, zodat de borstelachtige dubbellaagse schelpen samensmelten en verstrengelen, waardoor interacties tussen het enzym en het substraat mogelijk zijn. De binnenste lagen van de borstelschaal zijn gemaakt van polyacrylzuur (PAA), die geconjugeerde moleculen van enzymen en substraten draagt ​​en de zure omgeving vormt voor hydrolytische reacties. De externe schil van poly(ethyleenglycol-methyletheracrylaat)polymeer (PPEGMA) zorgt voor een barrièrefunctie om 'niet-geautoriseerde' of voortijdige reacties van het enzym en het substraat te blokkeren. De biokatalytische reactie is gelokaliseerd in het biokatalytische nanocompartiment, die wordt opgewekt in het magnetische veld. De reactie wordt gevolgd door de vrijgekomen ladingmoleculen te detecteren. Krediet:(c) Natuur Katalyse (2017). DOI:10.1038/s41929-017-0003-3

(Phys.org) - Een team van onderzoekers van de Universiteit van Georgia in Athene heeft een techniek ontwikkeld voor het beheersen van chemische reacties waarbij medicijnen in het lichaam vrijkomen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Katalyse , de groep beschrijft coatingchemicaliën om te voorkomen dat een reactie optreedt tot de toepassing van een magnetisch veld dat een gewenst medicijn vrijgeeft.

Bij sommige medische toepassingen het is beter voor een medische behandeling als een chemische stof rechtstreeks op een bepaald deel van het lichaam kan worden aangebracht en nergens anders. Chemische stoffen die bedoeld zijn om tumoren te behandelen, zijn het beste voorbeeld:geneesmiddelen voor chemotherapie werken op elke cel waarmee ze in contact komen, veroorzaakt tal van negatieve bijwerkingen. In deze nieuwe poging de groep koos voor een nieuwe benadering om dit probleem op te lossen, een magneet gebruiken om gecoate chemicaliën samen te dwingen, aanleiding geven tot een geneesmiddelafgevende reactie.

Om een ​​middel te bieden om te controleren wanneer chemicaliën in contact komen in het lichaam, de onderzoekers creëerden kleine pakketjes door eerst ijzeroxide-nanodeeltjes te coaten met silica en ze vervolgens verder te coaten met twee soorten polymeren, die, wanneer gecombineerd, vormen een borstelachtige structuur. Elk van de pakketten werd vervolgens geladen met een enzym of een substraat dat bedoeld was om met het enzym te reageren, en, natuurlijk, het medicijn dat vrijkomt.

In praktijk, de pakketten zouden worden vrijgegeven in het lichaam van een patiënt, waar ze hun weg zouden vinden naar het hele lichaam, zich ongevaarlijk gedragen, omdat de borstels voorkomen dat ze reageren wanneer ze elkaar ontmoeten. Toen de pakketten hun weg vonden naar een site waar een reactie werd gevraagd, de onderzoeker paste een magneet toe die hen dicht bij elkaar dwong - dichtbij genoeg om te kunnen reageren, het medicijn vrijgeven. De andere pakketten die niet bij de reactie betrokken zijn, zouden op natuurlijke wijze langzaam uit het lichaam worden gespoeld, zonder schade te veroorzaken.

De onderzoekers testten hun pakketten in vitro met behulp van een echt medicijn voor chemotherapie en kankercellen. Ze melden dat het werkte zoals ze zich hadden voorgesteld. Er zijn meer testen nodig, natuurlijk, om ervoor te zorgen dat de techniek veilig is, maar als alles goed gaat, het zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt om een ​​breed scala aan kankers te behandelen.

© 2017 Fys.org