Koolstof nanobuisjes, of kleine holle cilinders van één atoom dikke koolstofplaten, hebben een ongelooflijk potentieel voor een breed scala aan toepassingen vanwege hun sterkte, flexibiliteit, en andere unieke krachtige eigenschappen. Ze zijn vooral veelbelovend in nanotechnologie en elektronicatoepassingen, maar Kris Dahl en Mohammad Islam van de Carnegie Mellon University zijn op een interdisciplinaire missie om deze koolstofnanobuisjes een nieuw gebruik te geven - in de geneeskunde.

Door hun respectieve expertises te combineren, Dahl, een universitair hoofddocent Chemische Technologie en Biomedische Technologie, en de islam, een universitair hoofddocent Materials Science and Engineering, werken al jaren samen om veel vragen te beantwoorden met betrekking tot het gebruik van op koolstof nanobuisjes gebaseerde structuren voor medicijnafgifte.

Door de jaren heen, Dahl en Islam hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt in het biomedische onderzoek naar koolstofnanobuisjes - alleen in 2016, ze hebben al twee artikelen gepubliceerd waarin hun onderzoek wordt beschreven met betrekking tot technische eiwitten die zich om specifieke soorten medicijnen wikkelen, zodat ze effectiever kunnen worden toegediend. De drugs, wanneer het wordt afgeleverd aan de lichaamscellen, op het oppervlak van de koolstofnanobuisjes zitten, worden dan bedekt door eiwitten.

Foto een hond een pil voeren. Om dat te kunnen doen, men zou het in kaas wikkelen om het medicijn te maskeren en het aantrekkelijker te maken. In een vergelijkbare ader, om de medicijnafgifte te verbeteren, Dahl en Islam hebben eiwitten ontwikkeld die zich om de met medicijnen beklede koolstofnanobuisjes wikkelen. de cellen, die van deze eiwitten houden, nemen het medicijn gemakkelijker op - net zoals een hond de met kaas omhulde pil gemakkelijker zou eten.

"Het mooie van het gebruik van koolstofnanobuisjes om medicijnen af ​​te leveren, is dat, wetenschappelijk, ze zijn gewoon koolstof, " legt Dahl uit. "Ze lijken op grafiet in potloden, diamant, of char - ze zijn gewoon op een andere manier georganiseerd. Maar omdat ze op deze bepaalde manier van tralies zijn voorzien, cellen breken ze niet af. Een ander voordeel van deze methode van medicijnafgifte is het feit dat deze nanobuisjes bijna volledig inert zijn voor de cel. Je kunt er tientallen miljoenen in de cel krijgen voordat er een echte impact op de cel is. en dat betekent dat je een enorme hoeveelheid van een medicijn kunt afgeven en dat het de cellen niet echt verstoort."

De twee artikelen die dit jaar zijn gepubliceerd, getiteld "Verbeterde intracellulaire levering van kleine moleculen en geneesmiddelen via niet-covalente ternaire dispersies van enkelwandige koolstofnanobuisjes" en "Het leveren van enkelwandige koolstofnanobuizen aan de kern met behulp van gemanipuleerde nucleaire eiwitdomeinen, " zijn een enorme stap in de vooruitgang van dit veld. Als cellen meer kans hebben om grote hoeveelheden van het medicijn dat wordt afgeleverd te absorberen, dan neemt de werkzaamheid van het medicijn aanzienlijk toe.

De volgende vraag om aan te pakken? Hoe specifieke cellen te targeten.

"Nu we begrijpen hoe we koolstofnanobuisjes kunnen verspreiden, hoe de toxiciteit te beheersen, hoe ze aan de cellen te leveren, hoe ze te detecteren of te identificeren waar ze zich in de cel bevinden - nu zijn we op een plek waar we kunnen beginnen met het richten op specifieke cellen, ", zegt Islam. "Omdat koolstofnanobuisjes zo'n groot oppervlak hebben en ze met miljoenen de cel in gaan, je kunt een zeer hoge efficiëntie van levering aan een specifieke cel hebben."

In juni, Dahl en Islam zullen elk aspecten van dit werk presenteren op het Carbon Nanostructures in Medicine and Biology Symposium van de Electrochemical Society-conferentie, een ontmoetingsplaats waar leiders in het veld al lang de vooruitgang in nanomateriaaltechnologie en -wetenschap hebben besproken. Dahl en Islam zijn trots dat hun samenwerking innovatie mogelijk heeft gemaakt op het gebied van bionanomedicine en medicijnafgifte, belichaamt de Carnegie Mellon-geest van interdisciplinair onderzoek.