Stel je een apparaat voor dat met behulp van een kleine magneet medicijnen naar elke zieke plek in het lichaam kan transporteren. Onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Diego hebben een stap in de richting van dat doel gezet door schepen van nanoformaat te ontwikkelen, genaamd nanobowls, die kunnen worden gevuld met medicijnmoleculen en worden bestuurd met magneten voor geleide levering aan specifieke weefsels en organen, inclusief kankerweefsel, kleine organen zoals de alvleesklier en moeilijk bereikbare gebieden zoals de hersenen.

"Ons doel is om medicijndragers te ontwikkelen die we naar elk deel van het lichaam kunnen sturen, houd ze daar totdat ze hun lading vrijgeven, leid ze dan weg - allemaal gedaan met een kleine magneet, " zei Ratneshwar Lal, hoogleraar bio-engineering, werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de Jacobs School of Engineering aan de UC San Diego.

"Belangrijker, we willen deze medicijndragers door plaatsen in het lichaam leiden waar medicijnen normaal gesproken niet kunnen passeren, zoals de bloed-hersenbarrière, " zei Lal. Dit zou een nieuwe manier bieden om hersenziekten zoals de ziekte van Alzheimer en glioblastoom aan te pakken en te behandelen, de meest kwaadaardige hersentumoren.

In een eerdere studie, Lal en zijn team hebben aangetoond dat ze nanodeeltjes magnetisch veilig door de bloed-hersenbarrière bij muizen kunnen leiden.

Nutsvoorzieningen, het team heeft zijn onderzoek een stap verder gebracht door nanobowls te maken die kunnen worden gebruikt om medicijnen op te slaan en te vervoeren, en mogelijk worden gebruikt om zieke cellen en weefsels op te sporen.

De nanokommetjes, die zich in de proof-of-concept-fase bevinden, zijn komvormige silica-nanodeeltjes - kleiner dan de breedte van een mensenhaar - bedekt met een laag goud, met magnetische ijzeroxide nanodeeltjes ingeklemd tussen de silica- en goudlagen. In een recent artikel gepubliceerd in het tijdschrift nanoschaal , onderzoekers toonden aan dat de nanobowls kunnen worden verplaatst door een kleine magneet, zijn in staat om normale en kankercellen binnen te gaan en kunnen worden gebruikt om de aanwezigheid van moleculen met een lage abundantie te detecteren.

Lal wees erop dat drie grote voordelen van dit systeem zijn:(1) transport naar specifieke locaties met behulp van een klein extern magnetisch veld (vergelijkbare bestaande systemen vereisen een groot magnetisch veld, zoals MRI, voor vervoer); (2) de lading kan op verzoek worden vrijgegeven met behulp van een magneet, warmte of licht; en (3) het systeem kan de lading lange tijd op één plaats houden (met behulp van een gecontroleerd magnetisch veld), die de lokale concentratie van de nuttige lading (medicijnen of beeldvormende moleculen) zal verhogen waar dit het meest nodig is - dit kan de bijwerkingen van geneesmiddelen op andere delen van het lichaam verminderen.

Onderzoekers creëerden de nanobowls in een meerstapssynthese. Ze maakten eerst sjablonen van sferische silica-nanodeeltjes met gedeeltelijk blootgestelde polystyreenkernen. Het silica-oppervlak werd gefunctionaliseerd, vervolgens bedekt met magnetische ijzeroxide nanodeeltjes gevolgd door een laag goud. De polystyreenkernen bleven onaangeroerd en werden weggewassen met een organisch oplosmiddel, een holte achterlatend om de nanokom te maken.

Onderzoekers toonden aan dat ze een kleine magneet konden gebruiken om de nanobowls door een hydrogel te bewegen. "Dit suggereert een mogelijk gebruik van de nanobowls voor magnetisch gecontroleerde levering door zachte weefsels, " rapporteerden de onderzoekers in de nanoschaal papier.

Door hun gouden coating, de nanobowls kunnen worden gebruikt voor beeldvorming. In hun experimenten, onderzoekers toonden aan dat moleculen in extreem lage concentraties, die typisch niet spectroscopisch te zien zijn, werden gemakkelijk gedetecteerd in de aanwezigheid van de nanobowls. Deze functie heeft toepassingen bij het vroegtijdig detecteren van ziektemarkers, aldus onderzoekers.

als laatste, de nanobowls konden door levende cellen worden opgenomen. Onderzoekers bebroedden de nanobowls met zowel normale als kankerachtige prostaatcellijnen. Binnen twee uur, de nanobowls werden in de cellen gevonden.

Als volgende stap, Lal en zijn team zijn van plan om doppen te maken voor de nanobowls die kunnen worden geactiveerd om op verzoek te openen om medicijnen vrij te geven. "Dit zou ons in staat stellen om de afgifte van drugsladingen in ons systeem te controleren, ' zei Lala.