Onderzoekers van de Universiteit van Buffalo hebben een nieuwe technologie ontwikkeld met behulp van kwantumdots die naar verwachting grote implicaties zal hebben voor onderzoek en behandeling van tuberculose, evenals andere inflammatoire longziekten.

Een paper die online verschijnt in Nanogeneeskunde:Nanotechnologie, Biologie en geneeskunde zoals een artikel in de pers de specifieke afgifte van een chemotherapeutisch medicijn aan specifieke cellen in de long beschrijft, vooral de alveolaire witte cel, zonder een acute ontsteking te veroorzaken.
Quantum dots zijn kleine halfgeleiderdeeltjes die over het algemeen niet groter zijn dan 10 nanometer en die afhankelijk van hun grootte in verschillende kleuren kunnen fluoresceren. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in kwantumstippen omdat ze een uitstekende drager zijn en veel langer meegaan dan conventionele kleurstoffen die worden gebruikt om moleculen te labelen. die gewoonlijk binnen enkele seconden geen licht meer uitstralen.

"Het vermogen om specifieke cellen in de longen te targeten zonder omliggende cellen en weefsel of verre organen bloot te stellen aan de schadelijke effecten van medicijnen, is een opwindende manier om te verkennen, " zegt Krishnan V. Chakravarthy, doctoraat, een research fellow in het gezamenlijke MD/PhD-programma van de UB School of Medicine and Biomedical Sciences en hoofdauteur van de paper.

"We hebben dit kunnen bewijzen in zowel gekweekte cellen als bij dieren, " vervolgt hij. "De technologie staat nog in de kinderschoenen, maar in staat zijn om deze experimenten in het hele dier uit te voeren, maakt het veelbelovender als klinische toepassing. Het doel op lange termijn zou zijn om gerichte medicijnafgifte te doen door middel van aerosoltechnieken, waardoor het geschikt is voor klinisch gebruik."

Onderzoekers in UB's Institute of Lasers, Fotonica en biofotonica hebben grote vooruitgang geboekt in het gebruik van kwantumdots, soms kunstmatige atomen genoemd, om nieuwe apparaten te bouwen voor biologische en omgevingsdetectie.

In dit onderzoek, quantum dots waren gekoppeld aan doxorubicine, een medicijn tegen kanker, om zich te richten op specifieke longcellen, bekend als alveolaire macrofagen (aMØ) die een cruciale rol spelen in de pathogenese van verschillende inflammatoire longletsels.

"De aMØ is de schildwachtcel die betrokken is bij het aansturen van de aangeboren en adaptieve immuunresponsen van de gastheer die betrokken zijn bij infectieuze en niet-infectieuze longziekten zoals COPD, " merkt Chakravarthy op. "De centrale rol van de aMØ in reactie op omgevingsinvloeden maakt deze cellen een ideale kandidaat voor gerichte medicijnafgifte om de immuun- / ontstekingsreactie te moduleren."

Om het vermogen van gekoppelde quantum dot-doxorubicine (QD-DOX) om longontsteking te verminderen te testen, de onderzoekers leverden alleen QD-DOX of doxorubicine aan ratten en muizen en beoordeelden de schade aan de longen. doxorubicine, een veelgebruikt kankermedicijn, is bekend dat het een verscheidenheid aan schadelijke immuunreacties veroorzaakt bij kankerpatiënten.

De resultaten toonden aan dat QD-DOX de opname van het geneesmiddel verhoogde in vergelijking met alleen doxorubicine, en veroorzaakte niet zo'n significante pro-inflammatoire respons als doxorubicine alleen. De onderzoekers toonden ook aan dat het medicijn vrijkomt uit de QD-DOX-formulering zodra het in de beoogde cel is afgeleverd en nog steeds zijn biologische activiteit behoudt.

"Op basis van deze resultaten we zijn van mening dat het koppelen van kwantumdots aan therapeutische medicijnen een enorm potentieel kan hebben voor diagnose en behandeling van longbeschadiging in vergelijking met andere formuleringen van nanodeeltjes, en moet verder worden ontwikkeld voor toepassingen in de longfarmacotherapie, ' zegt Chakravarthy.