Kleine silicaflesjes gevuld met medicijnen en een speciaal temperatuurgevoelig materiaal kunnen worden gebruikt voor medicijnafgifte om kwaadaardige cellen alleen in bepaalde delen van het lichaam te doden, volgens een onderzoek dat onlangs is gepubliceerd door onderzoekers van het Georgia Institute of Technology.

Het onderzoeksteam bedacht een manier om holle bollen op basis van silica te maken van ongeveer 200 nanometer groot, elk met een klein gaatje in het oppervlak waardoor de bollen een breed scala aan nuttige ladingen kunnen inkapselen die later alleen bij bepaalde temperaturen kunnen worden vrijgegeven.

In de studie, die op 4 juni in het tijdschrift werd gepubliceerd Internationale editie van Angewandte Chemie , beschrijven de onderzoekers het inpakken van de bolletjes met een mengsel van vetzuren, een bijna-infraroodkleurstof, en een medicijn tegen kanker. De vetzuren blijven vast bij menselijke lichaamstemperatuur, maar smelten een paar graden daarboven. Wanneer een infrarood laser wordt geabsorbeerd door de kleurstof, de vetzuren zullen snel worden gesmolten om het therapeutische medicijn vrij te maken.

"Deze nieuwe methode zou het mogelijk kunnen maken dat infusietherapieën zich richten op specifieke delen van het lichaam en mogelijk bepaalde bijwerkingen teniet doen, omdat het medicijn alleen wordt vrijgegeven bij een verhoogde temperatuur, " zei Younan Xia, professor en Brock Family Chair in de Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering aan Georgia Tech en Emory University. "De rest van het medicijn blijft ingekapseld door de vaste vetzuren in de flessen, die biocompatibel en biologisch afbreekbaar zijn."

De onderzoekers toonden ook aan dat de grootte van het gat kan worden veranderd, het mogelijk maken van nanocapsules die hun lading met verschillende snelheden vrijgeven.

"Deze aanpak is veelbelovend voor medische toepassingen waarbij medicijnen op een gecontroleerde manier moeten worden vrijgegeven en heeft voordelen ten opzichte van andere methoden voor gecontroleerde medicijnafgifte, ' zei Xia.

Een eerdere methode voor het bereiken van gecontroleerde geneesmiddelafgifte omvat het laden van het temperatuurgevoelige materiaal in lipoproteïnen met een lage dichtheid, wat vaak wordt aangeduid als 'slechte cholesterol'. Een andere methode omvat het laden van het mengsel in gouden nanokooien. Beide hebben nadelen in hoe het materiaal dat wordt gebruikt om de medicijnen in te kapselen, in wisselwerking staat met het lichaam, volgens de studie.

Om de op silica gebaseerde flessen te maken, het onderzoeksteam begon met het vervaardigen van bollen uit polystyreen met een klein gouden nanodeeltje ingebed in het oppervlak. De bollen worden dan overal bedekt met een op silica gebaseerd materiaal, behalve waar het gouden nanodeeltje is ingebed. Zodra het goud en het polystyreen zijn verwijderd, er blijft alleen een holle silicabol met een kleine opening over. Om de grootte van de opening aan te passen, de onderzoekers veranderden simpelweg de grootte van het gouden nanodeeltje.

Het proces om de flessen met hun nuttige lading te laden, omvat het weken van de bollen in een oplossing die het mengsel bevat, het verwijderen van de ingesloten lucht, spoel vervolgens het overtollige materiaal en de lading weg met water. De resulterende nanocapsules bevatten een gelijkmatig mengsel van het temperatuurgevoelige materiaal, het therapeutische medicijn, en de kleurstof.

Om het ontgrendelingsmechanisme te testen, de onderzoekers plaatsten de nanocapsules vervolgens in water en gebruikten een nabij-infraroodlaser om de kleurstof te verwarmen terwijl ze de concentratie van het vrijgegeven therapeutische middel volgden. De test bevestigde dat zonder het gebruik van de laser, het geneesmiddel blijft ingekapseld. Na enkele minuten opwarmen, concentraties van de therapeutische roos in het water.

"Dit systeem met gecontroleerde afgifte stelt ons in staat om te gaan met de nadelige effecten die gepaard gaan met de meeste chemotherapeutica door het medicijn alleen af ​​te geven in een dosering boven het toxische niveau in de zieke plaats, " zei Jichuan Qiu, een postdoctoraal onderzoeker in de Xia-groep.