Gemeten in miljardsten van een meter, zelfassemblerende apparaten van nanoformaat die zijn ontworpen om medicijnen en beeldvormende middelen in het lichaam te vervoeren, zorgen voor een revolutie in de geneeskunde door de oplosbaarheid van geneesmiddelen en de biodistributie te verbeteren, een platform bieden voor het combineren van targeting- en beeldvormingsmiddelen, en het mogelijk maken membraanbarrières te doorbreken en combinatietherapieën met geneesmiddelen en beeldvormende middelen mogelijk te maken.

Zelfassemblerende nano-apparaten maken nu deel uit van de nanogeneeskunderevolutie, een verhaal zoals verteld door onderzoekers van Duke University en de University of Southern California in een artikel in de huidige TECHNOLOGIE &INNOVATIE , Proceedings van de National Academy of Inventors.

Hun rapport beslaat twee klassen van zelf-geassembleerde, medische afgifteapparaten op nanoschaal die momenteel worden gebruikt om medicijnen te vervoeren en ook beeldmateriaal over fysiologische barrières die ze, zelf handelen, niet zou kunnen oversteken.

"Zelfassemblage-apparaten op nanoschaal zijn complexe structuren die zijn georganiseerd uit eenvoudigere subcomponenten - hetzij natuurlijk voorkomend of ontwikkeld - die complexe structuren aannemen die moeilijk te bereiken zijn door chemische synthese, " zei de corresponderende auteur van het artikel, Dr. Ashutosh Chilkoti, hoogleraar biomedische technologie aan de Duke University. "Hun disassociatie kan worden veroorzaakt door externe stimuli, die dienen als mechanismen om therapeutische ladingen vrij te geven."

Volgens Dr. Chilkoti en zijn co-auteurs, Dr. Mingan Chen en Jonathan R. McDaniel van de Duke University Department of Biomedical Engineering, evenals Dr. J. Andrew MacKay van de afdeling Farmacologie en Farmaceutische Wetenschappen van de Universiteit van Zuid-Californië, veel biologische gebeurtenissen zijn afhankelijk van structuren die zichzelf assembleren of demonteren op basis van veranderingen in de omgeving of fysiologische behoeften. Dergelijke natuurlijke zelfassemblages die in nanogeneeskunde worden gebruikt, zijn afhankelijk van meerdere zwakke krachten, zoals die geassocieerd met virale capsiden en eiwitten.

Geconstrueerde zelfassemblages die in nanogeneeskunde worden gebruikt, zijn er in meer dan vijf groepen structurele vormen, inclusief de micellaire nanostructuur.

"We hebben onlangs een nieuwe strategie ontwikkeld die gebruik maakt van micellen die zelf zijn samengesteld uit recombinante polypeptiden na het bevestigen van doxorubicine, een kankermedicijn, om het medicijn af te leveren, " verklaarde Dr. Chilkoti, die ook de directeur is van het Duke University Center for Biologically Inspired Materials and Material Systems.

Volgens Dr. MacKay, een co-corresponderende auteur van het rapport, de stabiliteit van micellen is belangrijk voor hun succes of falen als medicijnafgiftesystemen.

"De stabiliteit van micellen heeft thermodynamische en kinetische componenten, " zei hij. "Alle factoren die de micellaire stabiliteit beïnvloeden, kunnen op genetisch niveau worden afgestemd. Dus, we geloven dat genetisch gecodeerde polypeptidemicellen waarschijnlijk een steeds grotere rol zullen spelen in het ontwerp van de volgende generatie nanoschaaldragers van geneesmiddelen en beeldvormende middelen."

In hun rapport, de auteurs evalueren de structurele en fysiochemische eigenschappen, evenals de mogelijke toepassingen, van elk type constructie.