(Phys.org) -- Welke routes nemen nanomedicijnen nadat ze zijn ingeslikt? Wetenschappers vinden een recirculatieroute van polymere micellen met behulp van multimodale niet-lineaire optische microscopie.

Vooruitgang in farmaceutische nanotechnologie heeft geleid tot steeds geavanceerdere nanodeeltjes voor medicijnafgifte. Bij orale toediening intraveneus, oculaire en transcutane toedieningsroutes, deze nanodeeltjes kunnen verbeterde medicijnprestaties uitlokken. Een van deze recent ontwikkelde nanodeeltjes is Quaternair Ammonium Palmitoyl Glycol Chitosan (GCPQ), een op chitosan gebaseerde polymere micel die kan worden gebruikt om geneesmiddelen in te kapselen en hun orale absorptie en hun intraveneuze activiteit met maximaal één orde van grootte te verbeteren. Ondanks het grote potentieel, de mechanismen waarmee GCPQ-micellen - of andere op nanodeeltjes gebaseerde afgiftesystemen - op cellulaire schaal interageren met organen, zijn nog niet duidelijk. Echter, volledige kennis van deze mechanismen is een voorwaarde voor een rationeel ontwerp dat hun prestaties optimaliseert.

Natalie Laura Garrett en een team van wetenschappers van de Universiteit van Exeter en de UCL School of Pharmacy in Londen (VK) gebruikten multimodale niet-lineaire optische microscopie om deze mechanismen te onderzoeken met behulp van gedeutereerde GCPQ die oraal aan muizen werd toegediend.

Ze combineerden coherente anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopie, tweede harmonische generatie (SHG) en twee foton fluorescentie (TPF) microscopie als een multimodale labelvrije methode. CARS-microscopie heeft vele voordelen ten opzichte van conventionele beeldvorming, waaronder:tot enkele honderden micron dieptepenetratie in biologisch weefsel; intrinsieke optische doorsnede en hoge ruimtelijke resolutie; etiketvrij chemisch specifiek contrast. In combinatie met CARS-microscopie, TPF en SHG maken gedetailleerde driedimensionale visualisatie mogelijk van nanodeeltjes die met subcellulaire precisie zijn gelokaliseerd tegen een complexe biologische achtergrond.

De multimodale methode werd gebruikt om drie van de belangrijkste organen voor orale toediening van geneesmiddelen in beeld te brengen:de lever, de darm en de galblaas. Door het zo te doen, ze toonden voor het eerst aan dat oraal toegediende chitosan-nanodeeltjes een recirculatieroute volgen vanuit het maagdarmkanaal via enterocyten in de villi, komen in de bloedbaan terecht en worden getransporteerd naar de hepatocyten en hepatocellulaire ruimten van de lever en vervolgens naar de galblaas, voordat ze samen met gal opnieuw in de darmen worden vrijgegeven. Een dergelijke recirculatie kan ook de absorptie van geneesmiddelen verbeteren.