Een onderzoeker van de Wayne State University heeft met succes een techniek getest die kan leiden tot een effectiever gebruik van nanodeeltjes als medicijnafgiftesysteem.

Jozua Reineke, doctoraat, assistent-professor farmaceutische wetenschappen aan het Eugene Applebaum College of Pharmacy and Health Sciences, onderzocht hoe een biologisch afbreekbaar polymeerdeeltje genaamd polylactic-co-glycolic acid (PLGA) in levend weefsel afbreekt.

Hij gelooft dat de potentiële impact van zijn werk breed is, aangezien nanodeeltjes in toenemende mate zijn ontwikkeld als dragers van medicamenteuze behandelingen voor tal van ziekten en als beeldvormende middelen; ze worden ook gebruikt in tal van consumentenproducten. De kinetiek van de biologische afbraak van nanodeeltjes is een belangrijke factor die kan bepalen hoe en waar een medicijn vrijkomt, die de werkzaamheid van de behandeling beïnvloeden, evenals de potentiële toxiciteit voor niet-doelweefsels door blootstelling aan nanodeeltjes.

"Als nanodeeltjes die aan een patiënt worden gegeven een medicijn afgeven voordat deeltjes ooit het doelweefsel kunnen bereiken, dan krijgen we een hoge toxiciteit en een laag effect, ' zei Reineke. 'Omgekeerd, als deeltjes naar een weefsel worden getrokken maar het medicijn pas lang daarna vrijgeven, dan krijgen we ook het therapeutische effect niet."

Veel eerder onderzoek heeft de biologische afbraak van nanodeeltjes in vitro bestudeerd, maar Reineke en de hoofdauteur van de studie, Abdul Khader Mohammed, doctoraat, een recent afgestudeerde WSU, geloven dat zij de eersten zijn die de snelheid van biologische afbraak na systemische toediening kwantificeren.

hun studie, "Kwantitatieve detectie van afbraak van PLGA-nanodeeltjes in weefsels na intraveneuze toediening, " is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Moleculaire Farmaceutica . Het werd ondersteund door fondsen van het Department of Pharmaceutical Sciences en het Office for the Vice President of Research van Wayne State.

Concentratieniveaus gelijk houden, Reineke en Mohammad dienden PLGA als deeltjes in groottes van 200 en 500 nanometer (nm) intraveneus toe aan muizen, een belangrijke toedieningsroute van nanomedicijnen voor kankertoepassingen, bijvoorbeeld, en de hoeveelheid nanodeeltjes in alle weefsels gemeten en de snelheid waarmee het degradeerde. Vervolgens vergeleken ze die snelheden met die voorspeld door in vitro metingen.

Reineke zei dat de deeltjes van 200 nm veel sneller in het lichaam degradeerden dan in vitro, terwijl de 500 nm-deeltjes op dezelfde manier degradeerden als in vitro-analyses. De lever en milt hadden de hoogste concentratie polymeren en waren daarom het gemakkelijkst te analyseren.

Onderzoekers ontdekten dat deeltjes van 500 nm sneller afgebroken worden in de lever dan in de milt. maar voor de grootte van 200 nm was de afbraaksnelheid in de lever en de milt vergelijkbaar.

"Het is bekend dat grotere deeltjes anders afbreken, en dat hebben we geverifieerd, " zei Reineke, "maar ze degradeerden in vivo niet helemaal zoals we zouden verwachten. We ontdekten dat er tussen weefseltypes verschillen zijn in hoe ze degraderen."

"Dat vertelt ons dat in vitro degradatie in vivo degradatie niet goed voorspelt, omdat we zoveel verschillen zien."

Reineke zei dat door in vivo testen van andere soorten nanodeeltjes, een wiskundig model kan worden ontwikkeld om te helpen bepalen welke het meest effectief zijn en de laagste toxiciteit hebben voor een bepaalde toepassing.

"Het optimaliseren van een therapeutisch systeem dat gebruik maakt van nanodeeltjes, gaat er echt om dat die timing correct is. Om dat te doen, we moeten weten hoe en wanneer de deeltjes het medicijn gaan afgeven."