Conventionele behandelingen voor ziekten zoals kanker kunnen schadelijke bijwerkingen hebben - en de belangrijkste reden is dat dergelijke behandelingen niet specifiek gericht zijn op de cellen van het lichaam waar ze nodig zijn. Wat als medicijnen voor kanker, hart-en vaatziekte, en andere ziekten kunnen specifiek en alleen worden gericht op cellen die het geneesmiddel nodig hebben, en normale weefsels onaangeroerd laten?

Een nieuwe studie met Erkki Ruoslahti van het Sanford-Burnham Medical Research Institute, MD, doctoraat, bijdragen aan het werk van Samir Mitragotri, doctoraat, aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, ontdekte dat de vorm van nanodeeltjes de targeting van geneesmiddelen kan verbeteren. De studie, gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences , ontdekte dat staafvormige nanodeeltjes - of nanostaafjes - in tegenstelling tot bolvormige nanodeeltjes, lijken effectiever te hechten aan het oppervlak van endotheelcellen die de binnenkant van bloedvaten bekleden.

"Hoewel is aangetoond dat de vorm van nanodeeltjes de cellulaire opname beïnvloedt, de laatste studie toont aan dat specifieke weefsels kunnen worden aangevallen door de vorm van nanodeeltjes te beheersen. Het materiaal bewaren, volume, en het richtende antilichaam hetzelfde, een eenvoudige verandering in de vorm van het nanodeeltje verbetert zijn vermogen om zich op specifieke weefsels te richten, ' zei Mitragotri.

"De langwerpige deeltjes zijn effectiever, " voegde Ruoslahti eraan toe. "Vermoedelijk is de reden dat als je een bolvormig deeltje hebt en het heeft bindingsplaatsen erop, de kromming van de bol staat slechts een beperkt aantal van die bindingsplaatsen toe om te interageren met membraanreceptoren op het oppervlak van een cel."

In tegenstelling tot, de langwerpige nanostaafjes hebben een groter oppervlak dat in contact staat met het oppervlak van de endotheelcellen. Meer van de antilichamen die de nanorod bekleden, kunnen daarom receptoren op het oppervlak van endotheelcellen binden, en dat leidt tot effectievere celadhesie en effectievere medicijnafgifte.

Gerichte nanodeeltjes testen

Mitragotri's laboratorium testte de werkzaamheid van staafvormige nanodeeltjes in gesynthetiseerde netwerken van kanalen genaamd "synthetische microvasculaire netwerken, " of SMN's, die omstandigheden in bloedvaten nabootsen. De nanodeeltjes zijn ook in vivo getest in diermodellen, en afzonderlijk in wiskundige modellen.

De onderzoekers ontdekten ook dat nanostaafjes gericht op longweefsel bij muizen zich ophoopten met een snelheid die twee keer zo hoog was als die van nanosferen die waren ontworpen met hetzelfde richtende antilichaam. Ook, verbeterde targeting van nanostaafjes werd gezien in endotheelcellen in de hersenen, dat van oudsher een uitdagend orgaan was om met medicijnen op te richten.

Nanodeeltjes die al in sommige kankermedicijnen worden gebruikt

Nanodeeltjes zijn bestudeerd als vaten om medicijnen door het lichaam te vervoeren. Zodra ze zijn geconstrueerd met antilichamen die binden aan specifieke receptoren op het oppervlak van doelcellen, deze nanodeeltjes kunnen ook, in principe, zeer specifiek worden voor de ziekte waarvoor ze zijn ontworpen.

Ruoslahti, een pionier op het gebied van celadhesie - hoe cellen zich binden aan hun omgeving - heeft kleine ketenmoleculen ontwikkeld, peptiden genaamd, die kunnen worden gebruikt om medicijnen te richten op tumoren en atherosclerotische plaques.

Veelbelovende resultaten

"Een grotere specifieke hechting die wordt vertoond door staafvormige deeltjes biedt verschillende voordelen op het gebied van medicijnafgifte, vooral bij de levering van medicijnen zoals chemotherapeutica, die zeer giftig zijn en het gebruik van gerichte benaderingen vereisen, ’ schreven de auteurs in hun paper.

De onderzoeken tonen aan dat nanostaafjes met een hoge aspectverhouding zich effectiever hechten aan gerichte cellen dan sferische nanodeeltjes. De bevindingen zijn veelbelovend voor de ontwikkeling van nieuwe gerichte therapieën met minder schadelijke bijwerkingen.