Onderzoekers van het aan Harvard gelieerde McLean Hospital hebben een nieuwe categorie "groene" nanodeeltjes aangetoond die bestaat uit een niet-toxisch, op eiwit gebaseerde nanotechnologie die niet-invasief de bloed-hersenbarrière kan passeren en in staat is om verschillende soorten medicijnen te transporteren.

In een artikel gepubliceerd op 1 mei 2012 online in PLoS EEN, Gordon Vitaliano, MD, directeur van de Brain Imaging NaNoTechnology Group in het McLean Hospital Imaging Center, meldde dat clathrine-eiwit, een alomtegenwoordig eiwit dat wordt aangetroffen in de mens, dier, plant, bacteriën en schimmelcellen, kan worden aangepast voor gebruik als nanodeeltje voor in-vivo studies. "Clathrin is nooit aangepast voor gebruik in vivo en biedt veel nieuwe en interessante mogelijkheden voor het afleveren van medicijnen en medische beeldvormingsmiddelen in de hersenen", zei Vitaliano.

Clathrin is het primaire leveringsvehikel van het lichaam dat verantwoordelijk is voor het afleveren van veel verschillende soorten moleculen in cellen. Vitaliano geloofde daarom dat de van nature krachtige transportmogelijkheden van het eiwit voor praktisch medisch gebruik kunnen worden gebruikt voor medicijnafgifte en medische beeldvorming.

"Deze studie biedt een nieuw inzicht in het gebruik van bioengineered clathrin-eiwit als een nieuw nanoplatform dat de bloed-hersenbarrière passeert, " zei Vitaliano, die met succes verschillende fluorescerende labels bevestigden, vaak gebruikt in beeldvorming, om clathrin-nanodeeltjes te functionaliseren. "We waren in staat om aan te tonen dat de clathrin-nanodeeltjes niet-invasief kunnen worden afgeleverd aan het centrale zenuwstelsel (CZS) bij dieren. De clathrin presteerde aanzienlijk."

Van groot belang voor toekomstige klinische toepassingen, Vitaliano toonde ook aan dat clathrine de bloed-hersenbarrière passeerde en/of passeerde zonder versterkers of modificaties, in tegenstelling tot andere nanodeeltjes. Deze bevindingen openen de deur naar het verkennen van nieuwe en belangrijke medische toepassingen van het CZS.

Een belangrijke medische toepassing voor clathrine-nanodeeltjes is Magnetic Resonance Imaging (MRI). Gadolinium-contrastmiddelen worden vaak gebruikt om de MRI-prestaties te verbeteren. In één configuratie, Vitaliano ontdekte dat gefunctionaliseerde clathrine-nanodeeltjes 8, 000 keer beter dan een door de FDA goedgekeurd MRI-contrastmiddel (gadopentetaat dimeglumine).

"Anders gezegd, het betekent 8, Mogelijk is er 000 keer minder gadolinium nodig om goede MRI-resultaten te verkrijgen. Omdat voor MRI zeer lage gadoliniumconcentraties nodig zouden zijn, het zou de toxiciteit van gadolinium aanzienlijk kunnen verminderen, wat een belangrijk punt is, " legde Vitaliano uit. "Met clathrin getransporteerd gadolinium is daarom een ​​van de krachtigste, biocompatibele contrastmiddelen beschikbaar."

Deze resultaten in twee verschillende toepassingen toonden aan dat clathrin aanzienlijke functionalisering en transportflexibiliteit biedt. Gezuiverde clathrine-nanodeeltjes kunnen daarom dienen als een aantrekkelijk alternatief voor andere medische nanoplatforms zoals dendrimeren, nanogels, vaste lipide nanosferen, liposomen, en dergelijke.

Gezien de kritieke behoefte aan nieuwe soorten CNS-drugstransportcapaciteiten, Vitaliano zei dat haar werk waarschijnlijk interessant zou zijn voor onderzoekers die betrokken zijn bij neuroimaging en neurowetenschappen, maar ook voor radiologen, bio-ingenieurs, chemici, natuurkundigen, materiaal wetenschappers, biomedische onderzoekers, en andere onderzoekers die actief zijn op het gebied van beeldvorming en medicijnafgifte.

Vooruit kijken, Vitaliano merkte op dat haar bevindingen ook andere onderzoeken kunnen vergemakkelijken voor het onderzoeken van signaalroutes bij verschillende ziekten die geheel of gedeeltelijk afhankelijk zijn van clathrinetransport, en kan dus een substantiële impact hebben op meerdere gebieden.