(PhysOrg.com) -- Nieuwe microchip ter grootte van een postzegel maakt snellere productie mogelijk van goedkope, zeer efficiënte nano-voertuigen voor de levering van genen.

Gentherapie houdt de belofte in voor het genezen van een verscheidenheid aan ziekten, inclusief kanker, en nanodeeltjes zijn erkend als veelbelovende vehikels voor een effectieve en veilige afgifte van genen in een specifiek type cellen of weefsels. Dit kan een alternatieve genmanipulatie- en/of therapiestrategie bieden voor de conventionele benaderingen waarbij virussen worden gebruikt.

Echter, het bestaande proces dat beschikbaar is voor het produceren en onderzoeken van nanodeeltjes voor dit doel is beperkt vanwege het gebruik van conventionele synthetische benaderingen die omslachtig en tijdrovend zijn. Aanvullend, de conventionele benaderingen zijn vaak niet voldoende om productieve resultaten te genereren die voldoen aan de complexe behoefte in de biologie, in dit geval, optimale gen-afleveringsprestaties.

In een poging om dit probleem op te lossen, UCLA-onderzoekers van het California NanoSystems Institute en het Crump Institute for Molecular Imaging hebben een snellere manier ontwikkeld om zeer efficiënte nano-voertuigen voor genafgifte te produceren. Het onderzoeksteam ontwikkelde een supramoleculaire synthetische benadering om een ​​bibliotheek van nanodeeltjes voor genafgifte te produceren door simpelweg verschillende moleculaire bouwstenen en DNA-ladingen te mengen (zonder het gebruik van gecompliceerde/meerstapssynthese). Om het proces te stroomlijnen, een digitale dual core microreactor (DCM), of microchip, is ontworpen en gefabriceerd voor het produceren en onderzoeken van de bibliotheek van kunstmatige virussen op zoek naar een optimale prestatie van genafgifte.

In een artikel op de omslag van het oktobernummer van ACS Nano, het onderzoeksteam schetst hun resultaten, die een proof-of-concept-demonstratie vormen voor het vaststellen van de nieuwe methode voor het uitvoeren van bioassays die doorgaans worden uitgevoerd om de effecten van een stof op een levend organisme te meten en die essentieel zijn bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen.

"We stellen ons voor dat onze nieuwe aanpak kan worden toegepast voor het genereren van op nanodeeltjes gebaseerde voertuigen om een ​​verscheidenheid aan ladingen te leveren, inclusief verschillende genen, siRNA, eiwitten, verdovende middelen, evenals elke combinatie van deze elementen, ” zei professor Hsian-Rong Tseng, een universitair hoofddocent moleculaire en medische farmacologie en lid van CNSI en Crump.

“In tegenstelling tot de conventionele methoden op basis van handmatige bewerkingen, de UCLA-microchip is speciaal ontworpen om menselijke fouten te voorkomen, afhandelingsprocedures versnellen, reproduceerbaarheid verbeteren en economisch gebruik van monsters bereiken, ”   zei Dr. Hao Wang, een stafonderzoeksmedewerker in het onderzoekslaboratorium van Dr. Tseng en de hoofdauteur van dit artikel. "Het maakt geautomatiseerde formulering mogelijk van een grootschalige bibliotheek bestaande uit maximaal 648 verschillende DNA-bevattende nanodeeltjes binnen 2,5 uur."

In de afgelopen zes jaar, De onderzoeksgroep van Tseng is een pionier in de verkenning van digitale microfluïdica voor sequentiële en parallelle chemische reacties. Digitale microfludics is een alternatieve technologie voor lab-on-a-chip-systemen op basis van micromanipulatie van geïsoleerde druppeltjes.

Het onderzoeksteam onderzoekt momenteel het gebruik van deze zeer efficiënte nano-voertuigen voor de levering van genen die de herprogrammering van menselijke cellen vergemakkelijken om geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's) te genereren die cruciaal zijn op het gebied van regeneratieve geneeskunde.

Onder leiding van professor Tseng, het UCLA-team werkte samen met onderzoekers van het Center for Nanoscience and Nanotechnology van de Wuhan Textile University, China en het gezondheidscentrum van de Universiteit van Texas in Houston, Texas. Het onderzoek werd ondersteund door NIH-NCI NanoSystems Biology Cancer Center en California Institute of Regenerative Medicine.