Een nieuw systeem voor de gecontroleerde afgifte van farmaceutische medicijnen is ontwikkeld door een team van chemische ingenieurs van de Universiteit van Rhode Island met behulp van nanodeeltjes die zijn ingebed in een liposoom dat kan worden geactiveerd door niet-invasieve elektromagnetische velden.

De ontdekking van URI-hoogleraren Geoffrey Bothun en Arijit Bose en promovendus Yanjing Chen werd gepubliceerd in het juninummer van ACS Nano .

Volgens Bothun liposomen zijn kleine bolvormige structuren op nanoschaal gemaakt van lipiden die verschillende medicijnmoleculen erin kunnen vangen voor gebruik bij het afleveren van die medicijnen aan gerichte locaties in het lichaam. De superparamagnetische ijzeroxide-nanodeeltjes die de onderzoekers in de schaal van het liposoom inbedden, geven het medicijn vrij door de schaal lek te maken wanneer ze door warmte worden geactiveerd in een wisselstroom elektromagnetisch veld dat op radiofrequenties werkt.

"We hebben aangetoond dat we de snelheid en omvang van de afgifte van een modelgeneesmiddelmolecuul kunnen regelen door de lading van nanodeeltjes en de magnetische veldsterkte te variëren, " legde Bothun uit. "We krijgen een snelle afgifte van het medicijn met magnetische veldverwarming in een kwestie van 30 tot 40 minuten, en zonder verwarming is er minimale spontane lekkage van het medicijn uit het liposoom."

Bothun zei dat de liposomen zichzelf assembleren omdat delen van de lipiden hydrofiel zijn - ze hebben een sterke affiniteit voor water - en andere zijn hydrofoob - ze vermijden water. Als hij lipiden en nanodeeltjes in een oplosmiddel mengt, voegt water toe en verdampt het oplosmiddel, de materialen assembleren zichzelf automatisch tot liposomen. De hydrofobe nanodeeltjes en lipiden komen samen om de schil van het liposoom te vormen, terwijl de waterminnende medicijnmoleculen worden gevangen in de bolvormige schaal.

"Het concept om nanodeeltjes in de hydrofobe schaal te laden om de activering te focussen, is gloednieuw, "Zei Bothun. "Het werkt omdat het lekken van de schaal uiteindelijk de afgifte van de medicijnen bepaalt."

De volgende stap in het onderzoek is het ontwerpen en optimaliseren van liposoom/nanodeeltjes-assemblages die zich kunnen richten op kankercellen of andere ziekteverwekkende cellen. In-vitro kankercelstudies zijn al aan de gang in samenwerking met URI-apotheekprofessor Matthew Stoner.

"We zijn de liposomen aan het functionaliseren door verschillende lipiden aan te brengen om ze te stabiliseren en te richten, zodat ze bepaalde soorten kankercellen kunnen opzoeken, " zei hij. "We bouwen liposomen die zich aan bepaalde cellen of tumorgebieden zullen hechten."

Bothun zei dat onderzoek naar nanogeneeskunde veelbelovend is, maar er zijn nog veel uitdagingen te overwinnen, en het richten op geschikte cellen kan de grootste uitdaging zijn.

"Elk vermogen om het medicijn te targeten is beter dan een medicijn dat overal in je systeem terechtkomt en off-target effecten genereert, " hij zei, opmerkend dat het haarverlies en de misselijkheid van geneesmiddelen tegen kanker het resultaat zijn van de hoge geneesmiddelconcentraties die nodig zijn voor de behandeling en het effect van het geneesmiddel op niet-doelcellen. "Als je een assembly naar een gerichte site kunt krijgen zonder daarbij de inhoud te verliezen, dat is de heilige graal."