(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van het MIT en de Harvard Medical School hebben gerichte nanodeeltjes gebouwd die zich aan slagaderwanden kunnen hechten en langzaam medicijnen afgeven, een vooruitgang die mogelijk een alternatief biedt voor stents die medicijnen afgeven bij sommige patiënten met hart- en vaatziekten.

Voortbouwend op hun eerdere werk bij het leveren van kankermedicijnen met nanodeeltjes, MIT- en Harvard-onderzoekers hebben hun aandacht gericht op hart- en vaatziekten, het ontwerpen van nieuwe deeltjes die zich kunnen hechten aan beschadigde slagaderwanden en langzaam medicijnen afgeven.

de deeltjes, genaamd "nanobramen, ” zijn bedekt met kleine eiwitfragmenten waardoor ze aan beschadigde arteriële wanden kunnen kleven. Eenmaal vast, ze kunnen medicijnen zoals paclitaxel afgeven, dat de celdeling remt en de groei van littekenweefsel helpt voorkomen dat slagaders kan verstoppen.

"Dit is een zeer opwindend voorbeeld van nanotechnologie en celtargeting in actie waarvan ik hoop dat het brede vertakkingen zal hebben, ” zegt MIT Instituut Professor Langer, senior auteur van een paper waarin de nanodeeltjes worden beschreven in het nummer van deze week van de Proceedings van de National Academy of Sciences.

Langer en Omid Farokhzad, universitair hoofddocent aan de Harvard Medical School en een andere senior auteur van het artikel, hebben eerder nanodeeltjes ontwikkeld die tumoren opsporen en vernietigen. Hun nanobramen, echter, behoren tot de eerste deeltjes die zich kunnen richten op beschadigd vaatweefsel.

Mark Davis, hoogleraar chemische technologie aan Caltech, zegt dat het werk een veelbelovende stap is in de richting van nieuwe behandelingen voor hart- en vaatziekten en andere ziekten. "Als ze dit bij patiënten zouden kunnen doen - deeltjes richten op gewonde gebieden - zou dat allerlei nieuwe kansen kunnen openen, " zegt Davy, die niet bij dit onderzoek betrokken was.

Op schema

Momenteel, een van de standaard manieren om verstopte en beschadigde slagaders te behandelen is door het implanteren van een vasculaire stent, die de slagader openhoudt en medicijnen zoals paclitaxel afgeeft. De onderzoekers hopen dat hun nieuwe nanoburrs naast dergelijke stents kunnen worden gebruikt - of in plaats daarvan - om schade te behandelen in gebieden die niet goed geschikt zijn voor stents, zoals in de buurt van een vork in de slagader.

De nanoburrs zijn gericht op een structuur die bekend staat als het basaalmembraan, die de slagaderwanden bekleedt, maar alleen wordt blootgesteld wanneer die wanden zijn beschadigd. Om hun nanodeeltjes te bouwen, het team screende een bibliotheek van korte peptidesequenties om er een te vinden die het meest effectief bindt aan moleculen op het oppervlak van het basaalmembraan. Ze gebruikten de meest succesvolle, een reeks van zeven aminozuren genaamd C11, om de buitenste laag van hun nanodeeltjes te coaten.

De binnenkern van de deeltjes met een diameter van 60 nanometer draagt ​​het medicijn, die is gebonden aan een polymeerketen genaamd PLA. Een middelste laag sojalecithine, een vet materiaal, ligt tussen de kern en de buitenste schil, die bestaat uit een polymeer genaamd PEG dat de deeltjes beschermt terwijl ze door de bloedbaan reizen.

Het medicijn kan alleen worden vrijgegeven als het loskomt van de PLA-polymeerketen, die geleidelijk optreedt door een reactie die esterhydrolyse wordt genoemd. Hoe langer de polymeerketen, hoe langer dit proces duurt, zodat de onderzoekers de timing van de afgifte van het medicijn kunnen regelen door de ketenlengte te veranderen. Tot dusver, ze hebben een medicijnafgifte bereikt gedurende 12 dagen, in tests in gekweekte cellen.

Uday Kompella, hoogleraar farmaceutische wetenschappen aan de Universiteit van Colorado, zegt dat de structuur van de nanoburr het gemakkelijker kan maken om te produceren, omdat de beoogde peptiden aan een buitenste schil zijn bevestigd en niet direct aan de medicijndragende kern, waarvoor een meer gecompliceerde chemische reactie nodig zou zijn. Het ontwerp vermindert ook het risico dat de nanodeeltjes barsten en medicijnen voortijdig vrijgeven, zegt Kompella, die niet bij dit onderzoek betrokken was.

Een ander voordeel van de nanoburrs is dat ze intraveneus kunnen worden geïnjecteerd op een plaats die ver verwijderd is van het beschadigde weefsel. In tests bij ratten, de onderzoekers toonden aan dat nanobramen die in de buurt van de staart zijn geïnjecteerd, hun beoogde doel kunnen bereiken - wanden van de gewonde halsslagader, maar niet de normale halsslagader. De bramen bonden twee keer zo snel aan de beschadigde wanden als niet-gerichte nanodeeltjes.

Omdat de deeltjes medicijnen over een langere periode kunnen afgeven, en kan intraveneus worden geïnjecteerd, patiënten zouden geen herhaalde en chirurgisch invasieve injecties hoeven te ondergaan direct in het gebied dat behandeling nodig heeft, zegt Juliana Chan, een afgestudeerde student in het laboratorium van Langer en hoofdauteur van het artikel.

Het team test nu de nanoburrs bij ratten gedurende een periode van twee weken om de meest effectieve dosis te bepalen voor de behandeling van beschadigd vaatweefsel. De deeltjes kunnen ook nuttig zijn bij het afleveren van medicijnen aan tumoren. "Deze technologie zou brede toepassingen kunnen hebben voor andere belangrijke ziekten, waaronder kanker en ontstekingsziekten waarbij vasculaire permeabiliteit of vasculaire schade vaak wordt waargenomen, ', zegt Farokhzad.