Voor onderzoekers van de University of Wisconsin-Milwaukee die de toxiciteit van gouden nanodeeltjes bestuderen - een minuscuul materiaal met potentieel grote biomedische toepassingen - kan de weg naar een nieuwe medische vooruitgang al dan niet geplaveid zijn met goud.

Deze ultrafijne metaaldeeltjes zijn veelbelovend voor de behandeling van ziekten zo divers als kanker, suikerziekte of aids, maar wetenschappers moeten bewijzen dat nieuwe manieren om ziekten te behandelen geen kwaad kunnen.

Reinhold Hutz, een professor in de biologische wetenschappen aan UWM, en afgestudeerde student Jeremy Larson onderzoeken of gouden nanodeeltjes het vrouwelijke voortplantingsstelsel richten en verstoren - het enige onderzoek in zijn soort in de Verenigde Staten.

Gouden nanodeeltjes variëren in grootte van 1 tot 100 nanometer; een nanometer is ongeveer een miljardste van een maatstaf. Gezien de opmerkelijke schaal van nanodeeltjes, Larson relativeerde de deeltjes:"Als een nanodeeltje zo groot was als een voetbal, een virus zou zo groot zijn als een persoon."

Wat nanodeeltjes onderscheidt van deeltjes van andere groottes, zijn hun unieke fysische en chemische eigenschappen. De compatibiliteit van andere biologische moleculen met gouden nanodeeltjes, bijvoorbeeld, maakt ze uitstekende kandidaten voor weefselspecifieke medicijnafgifte.

"Er kan ooit een medicijn (gemaakt van nanodeeltjes) worden ontwikkeld om een ​​specifiek type kankergezwel aan te pakken en de nadelige bijwerkingen die de patiënt ervaart te beperken, ' zei Larsson.

Focussen op de toxiciteit van gouden nanodeeltjes in het voortplantingsstelsel was een natuurlijke ontwikkeling voor Hutz, die een groot deel van zijn carrière heeft gewijd aan het begrijpen van de functie van de eierstokken. Een interesse in hoe milieutoxische stoffen werken als oestrogenen bij vrouwen, bracht Hutz en zijn voormalige afgestudeerde student Rose Stelzer ertoe de toxiciteit van gouden nanodeeltjes te bestuderen. Hutz zei dat hij en Stelzer zich afvroegen welke rol, indien van toepassing, gouden nanodeeltjes zouden een rol spelen bij de productie van oestrogeen in de eierstokken.

Hun paper uit 2009 gepubliceerd in de Tijdschrift voor reproductie en ontwikkeling toonde aan dat gouden nanodeeltjes zich ophopen in eierstokcellen die gespecialiseerd zijn in de productie van oestrogeen. Verder, Hutz en Stelzer ontdekten dat de deeltjes de hoeveelheid oestrogeen die de cellen maken veranderen, wat de wetenschappers ertoe aanzet te speculeren dat de deeltjes de vrouwelijke vruchtbaarheid kunnen ondermijnen.

Larsons werk begon waar zijn voorganger ophield. Larson onderzoekt de rol van gouden nanodeeltjes in de context van de intacte eierstok - de volgende logische stap na het bestuderen van cellen in kweek. De voorlopige bevindingen van Larson geven aan dat, inderdaad, gouden nanodeeltjes veranderen genen die betrokken zijn bij de productie van ovariële steroïden.

In termen van het potentiële gebruik van deze nanodeeltjes bij het afleveren van medicijnen, Hutz zei dat het veranderen van het ontwerp van gouden nanodeeltjes - voornamelijk door toevoeging van kleine chemische groepen die de chemie veranderen - ze minder toxisch kan maken.

Hutz zei dat toekomstige studies in zijn laboratorium zullen kijken naar het lot van gouden nanodeeltjes in het hele dier, waar de ovariële functie wordt beïnvloed door een reeks fysiologische factoren die niet gemakkelijk opnieuw worden gecreëerd in een gerecht. "We moeten weten hoe de gouden nanodeeltjes bewegen in het intacte dier, Waar zij gaan, hoe ze worden verwerkt en wat de nanodeeltjes doen met de organen van het lichaam, ' zei Hutz.

Robert Tanguay, een professor in milieu- en moleculaire toxicologie aan de Oregon State University, Akkoord.

"Aangezien deze studies buiten het dier werden uitgevoerd, er is meer onderzoek nodig om te bepalen of milieurelevante blootstelling aan kunstmatige nanodeeltjes een significant risico zou vormen voor het voortplantingssysteem van zoogdieren, " hij zei.

Larson zei dat zijn ervaring in het lab uit veel "bewegende delen" bestaat:veeleisende uren, onbekend terrein en een voortdurende jacht op onderzoeksdollars.

Een gebrek aan financiering, Hutz en Larson waren het erover eens, is het belangrijkste obstakel voor het doen van onderzoek. Hutz zei dat zijn laboratorium gedeeltelijk wordt gefinancierd met geld van het Children's Environmental Health Sciences Core Center, een in Milwaukee gevestigd onderzoeksconsortium gefinancierd door het National Institute of Environmental Health Sciences. Het centrum heeft tot doel de milieuoorzaken van kinderziekten te begrijpen en die kennis door te geven aan gemeenschappen en beleidsmakers, volgens centrumdirecteur David Petering, een professor in de chemie aan UWM.

"Er zijn slechts 17 van deze centra in het land, competitief toegekend aan academische instellingen zoals Harvard, MIT, Johns Hopkins en de Universiteit van Wisconsin-Milwaukee, ' zei Petering.

Het centrum is een gezamenlijk initiatief van UWM, het Children's Research Institute of Children's Hospital of Wisconsin en de afdeling kindergeneeskunde van het Medical College of Wisconsin, met wetenschappers die deelnemen aan de Marquette University, UW-Madison en UW-Parkside.

"Onderzoekers zoals Dr. Hutz krijgen toegang tot speciaal personeel en infrastructuur, geld voor verkennend onderzoek, en een grote gemeenschap van wetenschappers die zich inzetten om samen te werken om de gezondheid van kinderen te verbeteren, ' zei Petering.

Als afgestudeerde student, Larson maakt deel uit van een minder zichtbare wetenschappelijke gemeenschap die bestaat uit stagiairs en vroege wetenschappers aan universiteiten in de stad. Veel afstudeerders en postdoctorale onderzoekers blijven achter de schermen, werken in laboratoria en hun bevindingen publiceren buiten het zicht van het publiek. Larson, echter, zei dat hij vastbesloten is om het onderzoek dat hij bij UWM uitvoert onder de aandacht te brengen. Hij voegde eraan toe dat hij vaak concurreert met studenten uit grotere, beter gefinancierde onderzoeksinstellingen. Zijn onderzoek naar gouden nanodeeltjes heeft verschillende prijzen gewonnen op nationale wetenschappelijke bijeenkomsten.

Larson merkte op dat hij geniet van mogelijkheden om verder te reiken dan zijn laboratoriumbank en contact te maken met anderen.

"In mijn gedachten, de meest uitdagende, en toch het leukst, aspect van ons werk is de samenwerking, interdisciplinaire inspanning die put uit vele wetenschapsgebieden - natuurkunde, Engineering, scheikunde, biologie en moleculaire toxicologie."

(c) 2011, Milwaukee Journal Sentinel.
Gedistribueerd door McClatchy-Tribune Information Services.