(PhysOrg.com) -- Wat gebeurt er als levende cellen nanodeeltjes opnemen, die kleine entiteiten die nieuwe manieren zouden kunnen bieden om medicijnen in het lichaam af te geven? Een nieuwe studie van onderzoekers van UCD heeft de voortgang van nanodeeltjes gevolgd terwijl cellen zich delen, en hun bevindingen - die onlangs werden gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie - zal ons helpen beter te begrijpen hoe verschillende weefsels in het lichaam een ​​dosis nanodeeltjes verwerken.

“Nanodeeltjes zijn technische materialen die we produceren, en wat heel interessant aan hen is, is dat ze een grootte hebben die in het nanometerbereik ligt, dus ze zijn iets groter dan eiwitten, ” zegt dr. Anna Salvati, een postdoctoraal onderzoeker aan de UCD School of Chemistry &Chemical Biology. "Door hun grootte kunnen ze op nieuwe manieren met de cel communiceren."

Deze nano-interacties openen potentiële mogelijkheden om medicijnen op nieuwe manieren in cellen af ​​te leveren, dus bieden ze een van de meest veelbelovende manieren om momenteel onbehandelbare ziekten te behandelen, van kanker tot neurodegeneratie, volgens Dr. Salvati:“Als we leren waarom nanodeeltjes zo gemakkelijk kunnen binnendringen en wat bepaalt waar ze in de cel terechtkomen, dan zouden we mogelijk nieuwe toedieningssystemen kunnen ontwerpen en leren hoe we medicijnen moeten afleveren, ' zegt ze.

We moeten bio-nano-interacties ook meer in het algemeen begrijpen vanuit een veiligheidsperspectief, zij voegt toe. "In sommige gevallen kunnen we worden blootgesteld aan nanomaterialen omdat ze voor veel toepassingen worden gebruikt, van energiewinning, elektronica tot verven. Het is belangrijk dat ze veilig zijn.”

Dr. Salvati werkt in een team met Prof Kenneth A. Dawson bij het Center for BioNano Interactions, het op UCD gebaseerde nationale platform voor nanoveiligheid, nanobiologie en nanogeneeskunde, en UCD Conway Instituut voor Biomoleculair en Biomedisch Onderzoek.

Samen met Jong Ah Kim en Dr. Christoffer Aberg, een onderdeel van hun onderzoek was kijken naar het lot van nanodeeltjes tijdens de levenscyclus van individuele cellen terwijl ze groeien en delen. De UCD-onderzoekers introduceerden polystyreendeeltjes op nanoschaal in menselijke longcarcinoomcellen die in het laboratorium groeiden, en gebruikte fluorescerende markers om de nanodeeltjes over ruimte en tijd te volgen. Wat ze identificeerden was dat nanodeeltjes gemakkelijk de cel konden binnendringen en niet werden verdreven tijdens de celcyclus van groei, maar werden eerder doorgegeven aan dochtercellen toen individuele cellen in tweeën werden gesplitst.

“Als een cel zich deelt, de geïnternaliseerde dosis nanodeeltjes wordt verdeeld over de dochtercellen, ” legt dr. Salvati uit. "Dit betekent dat cellen in dezelfde populatie verschillende hoeveelheden geïnternaliseerde nanodeeltjes kunnen hebben, afhankelijk van de fase van hun celcyclus.”

De belangrijke observatie is dat een dosis nanodeeltjes in een celpopulatie kan worden beïnvloed als cellen zich delen, en dat individuele cellen kunnen eindigen met verschillende hoeveelheden nanodeeltjes.

“Als je een dosis nanodeeltjes en een bepaalde blootstellingstijd geeft, je hebt niet één simpel antwoord waarbij elke cel zich op dezelfde manier gedraagt ​​- we hebben gezien dat individuele cellen zich anders gedragen en dat kan de dosis nanodeeltjes van de cel beïnvloeden, ” legt Dr. Salvati uit.

"De implicaties kunnen ook voor mensen worden uitgebreid - in het lichaam hebben de meest gespecialiseerde cellen de neiging om een ​​zeer langzame celdeling te hebben, terwijl andere cellen heel vaak delen. Een cel die zich vaker deelt, zal de hoeveelheid nanodeeltjes verdunnen, omdat elke keer dat deze zich deelt de lading verdunt, en een cel die zich minder vaak deelt, kan mogelijk meer nanodeeltjes ophopen.” Deze bevindingen zullen ook helpen de veiligheid van nanodeeltjes te verzekeren, volgens Dr. Salvati, en de UCD-onderzoekers blijven hun begrip van de interacties ontwikkelen.

"We willen de accumulatie en kinetiek van nanodeeltjes beschrijven met theoretische modellen, zodat ze kunnen worden gebruikt om te voorspellen hoe nanodeeltjes zich gaan gedragen in celpopulaties, ' zegt ze.

“Het zou voor ons ook interessant zijn om een ​​nanodeeltje te kunnen ontwerpen dat zich kan richten op cellen die zich snel delen, zoals kankercellen, of waar we kunnen bepalen in welk stadium het de cel binnenkomt, dus het kan in bepaalde fasen gemakkelijker binnenkomen naarmate de cel groeit. Het zal een heel nieuw scala aan opties in de geneeskunde openen.”