Wetenschappers hebben kleine 'nanoneedles' ontwikkeld die met succes delen van het lichaam ertoe hebben aangezet om nieuwe bloedvaten te genereren, in een proef met muizen.

De onderzoekers, van Imperial College London en Houston Methodist Research Institute in de VS, hopen dat hun nanonaaldtechniek uiteindelijk beschadigde organen en zenuwen kan helpen zichzelf te herstellen en getransplanteerde organen kan helpen gedijen.

De nanonaalden werken door nucleïnezuren af ​​te leveren aan een specifiek gebied. Nucleïnezuren zijn de bouwstenen van alle levende organismen en ze coderen, genetische informatie doorgeven en uitdrukken. Wetenschappers onderzoeken momenteel manieren om nucleïnezuren te gebruiken om cellen te herprogrammeren om verschillende functies uit te voeren.

De nanonaalden zijn kleine poreuze structuren die fungeren als een spons om aanzienlijk meer nucleïnezuren te laden dan vaste structuren. Dit maakt ze effectiever in het afleveren van hun lading. Ze kunnen de cel binnendringen, het buitenmembraan omzeilen, om nucleïnezuren af ​​te geven zonder de cel te beschadigen of te doden. De nanonaalden zijn gemaakt van biologisch afbreekbaar silicium, wat betekent dat ze in het lichaam kunnen worden achtergelaten zonder een giftig residu achter te laten. Het silicium degradeert in ongeveer twee dagen, waardoor slechts een verwaarloosbare hoeveelheid van een onschadelijke stof, orthokiezelzuur genaamd, achterblijft.

In een proef beschreven in Natuurmaterialen , het team toonde aan dat ze de nucleïnezuren DNA en siRNA in menselijke cellen in het laboratorium konden afleveren, met behulp van de nanonaalden. Ze toonden ook aan dat ze nucleïnezuren in de rugspieren van muizen konden afleveren. Na zeven dagen was er een zesvoudige toename van de vorming van nieuwe bloedvaten in de rugspieren van de muis, en bloedvaten bleven zich vormen gedurende een periode van 14 dagen. De techniek veroorzaakte geen ontstekingen of andere schadelijke bijwerkingen.

De hoop is dat wetenschappers op een dag zullen kunnen helpen bij het bevorderen van de aanmaak van nieuwe bloedvaten bij mensen, met behulp van nanonaalden, om getransplanteerde organen of toekomstige kunstmatige orgaanimplantaten te voorzien van de nodige verbindingen met de rest van het lichaam, zodat ze goed kunnen functioneren met een minimale kans op afwijzing.

"Dit is een kwantumsprong vergeleken met bestaande technologieën voor de levering van genetisch materiaal aan cellen en weefsels, " zei Ennio Tasciotti, Medevoorzitter, Afdeling Nanogeneeskunde aan het Houston Methodist Research Institute en co-corresponderende auteur van het artikel. "Door directe toegang tot het cytoplasma van de cel hebben we genetische herprogrammering bereikt met een ongelooflijk hoge efficiëntie. Hierdoor kunnen we behandelingen voor elke patiënt personaliseren, geeft ons eindeloze mogelijkheden in sensing, diagnose en therapie. En dit alles dankzij kleine structuren van maximaal 1, 000 keer kleiner dan een mensenhaar."

Professor Molly Stevens, co-corresponderende auteur van de Department of Materials and of Bioengineering aan het Imperial College London, zei:"Het is nog erg vroeg in ons onderzoek, maar we zijn blij dat de nanonaalden succesvol zijn geweest in deze proef bij muizen. Er zijn een aantal hindernissen te overwinnen en we hebben de nanonaalden bij mensen nog niet uitgeprobeerd. maar we denken dat ze een enorm potentieel hebben om het lichaam te helpen zichzelf te herstellen."

De onderzoekers willen nu een materiaal ontwikkelen als een flexibel verband waarin de nanonaalden kunnen worden verwerkt. Het idee is dat dit zou worden toegepast op verschillende delen van het lichaam, intern of extern, om de nucleïnezuren af ​​te leveren die nodig zijn om de celprogrammering te herstellen en opnieuw in te stellen.

Dr. Ciro Chiappini, eerste auteur van de studie van de afdeling Materialen, toegevoegd:"Als we de kracht van nucleïnezuren kunnen benutten en hen ertoe kunnen aanzetten specifieke taken uit te voeren, het geeft ons een manier om verloren functies te herstellen. Misschien is het in de toekomst mogelijk voor artsen om flexibel verband aan te brengen op ernstig verbrande huid om de cellen te herprogrammeren om die verwonding te genezen met functioneel weefsel in plaats van een litteken te vormen. Alternatief, we kunnen zien dat chirurgen eerst de nanonaaldverbanden in het getroffen gebied aanbrengen om de gezonde integratie van deze nieuwe organen en implantaten in het lichaam te bevorderen. We zijn ver weg, maar onze eerste proeven lijken veelbelovend."