Liposomen worden in de hedendaagse geneeskunde gebruikt om medicijnen en genen te vervoeren en toe te passen in verschillende weefselgebieden van het lichaam. Het zijn kleine belvormige lipidemoleculen, en een aantrekkelijke kandidaat voor aflevering omdat ze zijn samengesteld uit hetzelfde materiaal als celmembranen. Verschillende soorten kanker, bijvoorbeeld, worden behandeld met liposoomtherapie.

Nano-sized liposomen zouden de precisie en effectiviteit van medicijn- en genafgifte opmerkelijk verbeteren. Er zijn al enkele van dergelijke technologieën op de markt en in klinisch gebruik, maar celspecifieke levering is nog steeds een eigenschap die moet worden onderzocht in nanogeneeskunde.

Sanjeev Ranjan heeft het gebruik van liposoom-nanodeeltjes bij de behandeling van aandoeningen van het binnenoor onderzocht. Zijn proefschrift voor de Aalto University Department of Biomedical Engineering and Computational Science onderzoekt de productie van nanoliposomen, hun gebruik bij de levering van geneesmiddelen en genen, en ook in beeldvormingstechnieken. Met verder onderzoek verwacht Ranjan al deze eigenschappen te combineren tot één multifunctioneel nanodeeltje.

"Liposomen zijn momenteel de meest geavanceerde nanodeeltjes voor het in vivo afgeven van medicijnen en genen. Hun grootste probleem is dat ze niet precies met hoge efficiëntie op gewenste cellen kunnen worden gericht, ’ merkt Ranjan op.

Ranjans onderzoek maakte deel uit van het door de EU gefinancierde project NanoEar dat 24 universiteiten omvat. De WHO schatte in 2004 dat minstens 275 miljoen mensen over de hele wereld aan gehoorverlies of doofheid lijden. NanoEar heeft als doel multifunctionele nanodeeltjes te leveren voor klinische therapie.

Geneesmiddelen en genen toegepast met cel-tot-cel precisie door nanoliposomen

Met nanotechnologie wordt een zeer nauwkeurige targeting van liposoomtherapie mogelijk. Ranjan en zijn collega's hebben een nieuwe ultrasone techniek bedacht om liposoomnanodeeltjes te maken. die in het binnenoor en in het slakkenhuis kan worden afgeleverd.

"De techniek is erg snel, niet-invasief, er is geen materiaalverlies, en het kan op grote schaal worden gebruikt - dit zijn allemaal voordelen in vergelijking met nanoliposomen die zijn bereid met andere momenteel beschikbare ultrasone methoden, ’ legt Ranjan uit.

Bij gentherapie is vreemde genen worden in het lichaam geïntroduceerd om stoornissen op te lossen. In het binnenoor, in het slakkenhuis, er zijn neuronen die haarcellen worden genoemd, schade die gehoorverlies tot gevolg heeft.

Ranjan en zijn collega's hebben de gerichte afgifte van liposomen ingekapseld met Math1-genen bestudeerd, die haarcellen helpen te overleven. Ze hebben peptiden ontworpen met computermodellering en faagweergave en deze geconjugeerd aan de liposoom-nanodeeltjes die in het slakkenhuis moeten worden afgeleverd.

"De nanodeeltjes worden geïntroduceerd op specifieke receptoren in specifieke cellen, en het ingekapselde nieuwe gen zal zich in de cellen gaan uitdrukken.

"Het huidige klinische supplement voor dit soort behandelingen is een zeer duur cochleair implantaat. Ons onderzoek zou de behandeling van cochlea-schade veel betaalbaarder en toegankelijker kunnen maken."

Om de werking van de deeltjes effectief te controleren, visualisatietechnieken nodig zijn. Ranjan heeft de toepasbaarheid van magnetische resonantie beeldvorming (MRI) op nanoliposomen onderzocht. De deeltjes kunnen worden gevolgd met MRI door ze te taggen met visualiserende stoffen.

"Het is cruciaal voor artsen om het binnenoor te kunnen visualiseren. Er is geen manier om de binnenkant van het slakkenhuis direct in beeld te brengen, die zich in botstructuren in de schedel bevindt. We hebben nanodeeltjes ontwikkeld die met MRI in het slakkenhuis in beeld kunnen worden gebracht."

Multifunctionele nanodeeltjes om een ​​doorbraak te maken in de nanogeneeskunde?

Alle eigenschappen die Ranjan heeft bestudeerd in de nanoliposomen - gerichte medicijn- en genafgifte en traceerbaarheid met MRI - kunnen worden gecombineerd in één multifunctioneel nanodeeltje.

"Ze zijn erg gewild in de nanogeneeskunde. De deeltjes met MRI-contrastmiddelen die we hebben ontworpen, zijn een stap op weg naar het realiseren van multifunctionaliteit."

Het onderzoek naar het maken van multifunctionele nanodeeltjes is in volle gang in de onderzoeksgroep van Ranjan. Ranjan en zijn promotor professor Paavo Kinnunen plannen een start-up om hun onderzoek naar een product voor klinisch gebruik te commercialiseren.

"We zijn al zeer geavanceerd in de technologie en met ons prototype van het product, " bevestigt professor Kinnunen.