(Phys.org) — Een onderzoeksteam onder leiding van Brigham and Women's Hospital (BWH) heeft een nieuw nanodeeltjesplatform ontwikkeld en getest dat op efficiënte wijze klinisch belangrijke eiwitten in vivo levert in eerste proof-of-concept-tests. nanodeeltjes, dat zijn deeltjes die nanometers groot zijn, belofte voor een scala aan toepassingen, inclusief menselijke therapieën. Het belangrijkste voordeel van het nieuwe platform, bekend als een thermospons nanodeeltje, is dat het de noodzaak van agressieve oplosmiddelen elimineert, die de moleculen kunnen beschadigen waarvoor de deeltjes zijn ontworpen.

De studie is online gepubliceerd op 21 oktober in Nano-letters .

"Een centrale uitdaging bij het toepassen van nanodeeltjestechnologie op eiwittherapieën is het behoud van de biologische activiteit van eiwitten, die kunnen worden geïnactiveerd door de organische oplosmiddelen die worden gebruikt in nanodeeltjestechniek, " zei Omid Farokhzad, MD, Directeur van het BWH Laboratorium voor Nanogeneeskunde en Biomaterialen. "Ons onderzoek toont aan dat het thermosponsplatform, die het oplosmiddelvrij laden van eiwitten mogelijk maakt, is een veelbelovende aanpak voor de levering van een verscheidenheid aan eiwitten, inclusief zeer labiele eiwitten zoals IL-10."

Op eiwitten gebaseerde therapieën vormen een belangrijke klasse geneesmiddelen voor de behandeling van een reeks menselijke ziekten. Echter, aanzienlijke uitdagingen in hun ontwikkeling hebben over het algemeen geleid tot zeer trage ontwikkelingspaden. Om deze uitdagingen te overwinnen, Farokhzad en zijn collega's probeerden verbeterde nanodeeltjesmethoden te creëren voor het leveren van eiwittherapieën.

De nieuwe thermospons-nanodeeltjes (TNP's) die ze ontwikkelden, zijn samengesteld uit biocompatibele en biologisch afbreekbare polymeren. Deze polymeren omvatten een centrale, bolvormige kern, gemaakt van het polymeer poly(D, L-lactide), en een buitenste "thermospons, " gemaakt van een polaxomeer polymeer. De kern kan positief of negatief geladen zijn, om de levering van negatief of positief geladen eiwitten mogelijk te maken, respectievelijk. belangrijk, de thermosponsschaal kan uitzetten of krimpen als de temperatuur verandert, die het oplosmiddelvrij laden van eiwitten op de TNP mogelijk maakt.

De onderzoekers selecteerden een reeks verschillende eiwitten om op de TNP's te laden, inclusief positief geladen interleukine-10 (IL-10) en erytropoëtine, en negatief geladen insuline en menselijk groeihormoon. De eiwitten vertoonden vergelijkbare patronen van aanhoudende afgifte gedurende vier dagen na het laden, wat aangeeft dat de TNP's in staat zijn om effectief een verscheidenheid aan eiwitten af ​​te leveren.

Verdere tests toonden aan dat de eiwitten die op de TNP's werden geladen, hun biologische activiteit behielden tijdens zowel het laden als het vrijkomen uit de TNP's.

belangrijk, in studies van preklinische modellen, het laden van IL-10 of insuline op de TNP's resulteerde in een dramatische toename van de systemische blootstelling aan de eiwitten, verminderde klaring, en verhoogde circulerende halfwaardetijd van de eiwitten in vergelijking met het natieve eiwit zonder TNP.

"De TNP's zijn ontworpen en nano-engineered met de biologische activiteit van eiwitten in gedachten, waar we een oplosmiddelvrije nanotechnologie hebben geoptimaliseerd die eiwitten van verschillende grootte en ladingen kan insluiten op basis van temperatuurverschillen in de schaal van de nanodeeltjes. Deze methodologie is geschikt voor de levering van een reeks therapeutische eiwitten en kan mogelijk leiden tot de gemakkelijke klinische vertaling van nanodeeltjes voor de levering van biologische geneesmiddelen, " zei Won IL Choi, doctoraat, een postdoctoraal onderzoeker in het BWH Laboratory of Nanomedicine and Biomaterials.