UCLA-onderzoekers hebben een kosteneffectieve methode ontwikkeld om de afbraak van medicijndragende nanodeeltjes snel te volgen met behulp van een microscoop op chipschaal. Dit platform voor de karakterisering van nanodeeltjes is gebaseerd op holografie en kan nauwkeurig de grootteveranderingen volgen van nanocapsules die degradatie ondergaan, terwijl ze de inhoud van hun drugslading vrijgeven. Dit onderzoek biedt wetenschappers een krachtig meetinstrument dat kan worden gebruikt om betere nanocapsules te ontwerpen voor medicijnafgifte en andere nanogeneeskunde-gerelateerde toepassingen.

Nanotechnologie heeft praktisch belang gekregen, ook bij de levering van medicijnen. De wereldwijde markt voor nanogeneeskunde wordt geschat op $ 350 miljard USD in 2025. Ontwerp en synthese van afbreekbare nanodeeltjes zijn erg belangrijk op het gebied van medicijnafgifte en nanogeneeskunde. Hoewel een nauwkeurige beoordeling van de afbraaksnelheden van nanodeeltjes de karakterisering en optimalisatie van voertuigen voor medicijnafgifte zou verbeteren, traditionele benaderingen die worden gebruikt om de afgifte van geneesmiddelen uit nanodeeltjes en nanocapsules te controleren, zijn gebaseerd op het gebruik van geavanceerde technologie zoals elektronenmicroscopie, dynamische lichtverstrooiing, of andere biochemische methoden, die allemaal nadelen en praktische beperkingen hebben. De meeste van deze instrumenten zijn duur, en hebben niet de mogelijkheid om de afbraak van nanodeeltjes in realtime te volgen.

UCLA's holografische beeldvormingsmethode, anderzijds, heeft een nauwkeurigheid die dicht bij de duurdere meetapparatuur ligt, maar tegen een fractie van hun kosten en complexiteit. Het is gebouwd met behulp van 3D-geprinte onderdelen en bestaat uit goedkope optische elementen, het vormen van een optische microscoop op chipschaal die ongeveer een pond weegt en kan worden bediend met elke desktop- of laptopcomputer. Deze holografische karakteriseringstool voor nanodeeltjes kan worden gebruikt om de grootte van individuele nanodeeltjes te meten over een breed scala aan deeltjesdichtheden, van enkele tientallen tot tienduizenden nanodeeltjes per microliter, en kan nanodeeltjes zo klein als ~ 40 nm detecteren.

"Door deze samenwerking tussen mijn laboratorium en het laboratorium van professor Tatiana Segura aan de UCLA, we hebben een krachtige en kosteneffectieve rekenmethode ontwikkeld die high-throughput monitoring van de degradatie van elk type nanodeeltje mogelijk maakt met behulp van een extreem klein monstervolume dat minstens 1000 keer kleiner is dan wat vereist is voor andere optische technieken, zorgen voor extra kostenbesparingen per meting, " zei Aydogan Ozcan, die het onderzoeksteam leidde en UCLA's Chancellor's Professor of Electrical Engineering and Bioengineering is en associate director van het California NanoSystems Institute (CNSI).

Dr. Ozcan en zijn medewerker, Dr. Segura van de afdeling Chemische en Biomoleculaire Engineering aan de UCLA, samen met postdoctorale wetenschappers, Drs. Aniruddha Ray en Shuoran Li, deze holografische beeldvormingsmethode gebruikt om een ​​op polymeren gebaseerd nanocapsulesysteem te karakteriseren dat wordt gebruikt om vasculaire endotheliale groeifactor te leveren, een eiwit dat kan helpen bij het herstel van een beroerte en wondgenezing. Groeifactoren zijn met name van cruciaal belang voor de normale celfunctie en hun opname in therapeutische nanomaterialen is een belangrijk aandachtspunt van recent onderzoek geweest, waardoor deze nieuwe tool voor het karakteriseren van holografische nanodeeltjes zeer actueel is.