(PhysOrg.com) -- Een onderzoeksteam van het National Institute of Standards and Technology heeft de interactie van gouden nanodeeltjes met belangrijke eiwitten in menselijk bloed gekwantificeerd. een benadering die nuttig zou moeten zijn bij de ontwikkeling van op nanodeeltjes gebaseerde medische therapieën en voor een beter begrip van de fysieke oorsprong van de toxiciteit van bepaalde nanodeeltjes.

Nanodeeltjes zijn veelbelovend als vehikels voor medicijnafgifte, als medische diagnostische hulpmiddelen, en als een kankerbehandelingsmiddel op zich. Gouden nanodeeltjes, bollen die in grootte variëren tussen 5 en 100 miljardste van een meter in diameter, zijn vooral nuttig vanwege de vele manieren waarop hun metalen oppervlakken kunnen worden "gefunctionaliseerd" door op maat gemaakte moleculen te bevestigen om verschillende taken in het lichaam uit te voeren. Echter, behandelingen vereisen dat een groot aantal deeltjes in de bloedbaan worden geïnjecteerd, en deze kunnen gevaarlijk zijn als ze op onvoorziene manieren met het lichaam in wisselwerking staan.

Volgens NIST-materiaalwetenschapper Jack Douglas, een van de belangrijkste problemen waarmee nanogeneeskunde wordt geconfronteerd, is de neiging van eiwitten om zich te hechten aan de nanodeeltjes die vrij in de bloedbaan rondzweven. "Nanodeeltjes die zijn gecoat met eiwitten zullen over het algemeen hun interactie met het lichaam veranderen en van de nanodeeltjes kan worden verwacht dat ze een complementaire verandering in de chemische activiteit van eiwitten induceren, ', zegt Douglas. “De coating kan er ook voor zorgen dat de nanodeeltjes samenklonteren tot grote aggregaten, wat een enorme immuunrespons kan uitlokken. Natuurlijk, dat is iets wat je wilt vermijden.”

Wetenschappers hebben een slecht begrip van deze interacties, dus besloot het NIST-team om te onderzoeken wat er gebeurt als nanodeeltjes van verschillende groottes vijf veelvoorkomende bloedeiwitten tegenkomen. Met behulp van een hele reeks microscopen en spectroscopie-apparaten, het team vond verschillende algemene gedragspatronen. “Zodra de eiwitten aan de nanodeeltjes blijven kleven, de optische eigenschappen van zowel de deeltjes als de eiwitten veranderen, ', zegt Douglas. "Door deze veranderingen te meten, kunnen we de plakkerigheid van het nanodeeltje voor de eiwitten kwantificeren, de dikte van de geadsorbeerde eiwitlaag en de neiging van de deeltjes om te aggregeren door de aanwezigheid van de eiwitlagen.”

Specifieker, het team ontdekte dat alle vijf de eiwitten aan het goud plakten, waardoor de NP's aggregeren, en dat het vergroten van de diameter van de bollen hun plakkerigheid verhoogde. Ze ontdekten ook dat deze aggregatie meestal enige verandering in de vorm van de eiwitten veroorzaakte - "wat in het algemeen ook enige verandering in hun functie impliceert, ', zegt Douglas.

Aggregatie leidt niet altijd tot een toxische reactie, Douglas zegt, maar kan van invloed zijn op de vraag of de medicijnen op de nanodeeltjes ooit hun beoogde doel bereiken. “Het belangrijkste is dat interacties grotendeels worden bepaald door het bestaan ​​van de eiwitlaag, " hij zegt. “Je wilt iets weten over deze eiwitlagen als je wilt weten wat nanodeeltjes in het lichaam gaan doen.”

Douglas zegt dat de NIST-studie tegemoetkomt aan de metrologische behoeften die zijn geïdentificeerd in een rapport van de National Research Council** dat het afgelopen jaar is gepubliceerd en waarin wordt opgeroepen tot meer kwantitatieve tests voor nanodeeltjesinteracties met biologische media en dat er veel meer werk nodig is langs deze en andere lijnen. "Bijvoorbeeld, we begrijpen nog niet hoe deeltjes van verschillende grootte zich binden aan de oppervlaktemembranen van cellen, waar veel interacties tussen geneesmiddelen plaatsvinden, " hij zegt.