(PhysOrg.com) -- Er is geen twijfel, medicijnen werken bij de behandeling van ziekten. Maar kunnen ze beter werken, en veiliger?

In recente jaren, onderzoekers hebben geworsteld met de uitdaging om therapieën toe te dienen op een manier die hun effectiviteit verhoogt door zich te richten op specifieke cellen in het lichaam en tegelijkertijd hun potentiële schade aan gezond weefsel te minimaliseren.

De ontwikkeling van nieuwe methoden die gebruik maken van gemanipuleerde nanomaterialen om medicijnen te transporteren en deze rechtstreeks in cellen af ​​te geven, biedt op dit gebied een groot potentieel. En hoewel verschillende van dergelijke toedieningssystemen voor medicijnen -- waaronder enkele die dendrimeren gebruiken, liposomen of polyethyleenglycol -- hebben goedkeuring gekregen voor klinisch gebruik, ze zijn gehinderd door beperkingen in de grootte en ineffectiviteit bij het nauwkeurig richten op weefsels.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van UCLA hebben een nieuwe en potentieel veel effectievere manier ontwikkeld voor gerichte medicijnafgifte met behulp van nanotechnologie.

In een studie die zal worden gepubliceerd in het gedrukte nummer van 23 mei van het tijdschrift Klein (en momenteel online beschikbaar), ze demonstreren het vermogen om met medicijnen geladen "nanodisks" in gewelfde nanodeeltjes te verpakken, natuurlijk voorkomende capsules op nanoschaal die zijn ontworpen voor de toediening van therapeutische geneesmiddelen. De studie is het eerste voorbeeld van het gebruik van kluizen voor dit doel.

Het UCLA-onderzoeksteam werd geleid door Leonard H. Rome en omvatte zijn collega's Daniel C. Buehler en Valerie Kickhoefer van de UCLA-afdeling Biologische Chemie; Daniel B. Toso en Z. Hong Zhou van de afdeling Microbiologie van de UCLA, Immunologie en moleculaire genetica; en het California NanoSystems Institute (CNSI) aan de UCLA.

Vault-nanodeeltjes worden aangetroffen in het cytoplasma van alle zoogdiercellen en zijn een van de grootste bekende ribonucleoproteïnecomplexen in het bereik van minder dan 100 nanometer. Een kluis is in wezen een tonvormige nanocapsule met een grote, holle binnenkant - eigenschappen die ze rijp maken om te worden verwerkt tot voertuigen voor het afleveren van medicijnen. Het vermogen om therapeutische verbindingen met kleine moleculen in kluizen in te kapselen is van cruciaal belang voor hun ontwikkeling voor medicijnafgifte.

Recombinante gewelven zijn niet-immunogeen en hebben aanzienlijke engineering ondergaan, inclusief targeting op het celoppervlak en de inkapseling van een grote verscheidenheid aan eiwitten.

"Een kluis is een natuurlijk voorkomend eiwitdeeltje en veroorzaakt dus geen schade aan het lichaam, " zei Rome, CNSI associate director en hoogleraar biologische chemie. "Deze kluizen geven therapieën langzaam vrij, als een zeef, door kleine, kleine gaten, wat een grote flexibiliteit biedt voor het toedienen van medicijnen."

De interne holte van het recombinante gewelfde nanodeeltje is groot genoeg om honderden medicijnen te bevatten, en omdat kluizen zo groot zijn als kleine microben, een kluisdeeltje dat medicijnen bevat, kan gemakkelijk worden opgenomen in gerichte cellen.

Met het doel een kluis te creëren die therapeutische verbindingen voor medicijnafgifte kan inkapselen, UCLA-promovendus Daniel Buhler ontwierp een strategie om een ​​ander nanodeeltje te verpakken, bekend als een nanodisk (ND), in de binnenholte van de kluis, of lumen.

"Door met medicijnen geladen ND's in het kluislumen te verpakken, de ND en de inhoud ervan zouden worden afgeschermd van het externe medium, "zei Buehler. "Bovendien, gezien het grote gewelfinterieur, het is denkbaar dat meerdere ND's kunnen worden verpakt, wat de plaatselijke geneesmiddelconcentratie aanzienlijk zou verhogen."

Volgens onderzoeker Zhou, een professor in de microbiologie, immunologie en moleculaire genetica en directeur van het CNSI's Electron Imaging Center for NanoMachines, elektronenmicroscopie en röntgenkristallografie-onderzoeken hebben aangetoond dat zowel endogene als recombinante gewelven een dunne eiwitschil hebben die een groot inwendig volume van ongeveer 100, 000 kubieke nanometer, die mogelijk honderden tot duizenden verbindingen met een klein molecuulgewicht zou kunnen bevatten.

"Deze kenmerken maken recombinante kluizen een aantrekkelijk doelwit voor engineering als platform voor medicijnafgifte, " Zei Zhou. "Onze studie is het eerste voorbeeld van het gebruik van kluizen voor dit doel."

"Kluizen kunnen een brede toepassing in nanosystemen hebben als kneedbare nanocapsules, ’ voegde Rome eraan toe.

De recombinante kluizen zijn ontworpen om de zeer onoplosbare en giftige hydrofobe verbinding all-trans-retinoïnezuur (ATRA) in te kapselen met behulp van een gewelfbindend lipoproteïnecomplex dat een lipide dubbellaagse nanoschijf vormt.