Onderzoekers van de Universiteit van Texas van de afdeling Scheikunde en Biochemie van El Paso hebben een nanohybride voertuig ontwikkeld dat kan worden gebruikt om geneesmiddelen optimaal in het menselijk lichaam af te geven.

Het onderzoek is in april 2020 gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces . Het leiden van de studie zijn Mahesh Narayan, doctoraat, professor, en Sreeprasad Sreenivasan, doctoraat, assistent professor, zowel van de afdeling Chemie en Biochemie als het Border Biomedical Research Center (BBRC) in het UTEP's College of Science.

Kandidaten voor geneesmiddelen die veelbelovend zijn tegen een bepaalde ziekte, zijn vaak giftig voor andere celtypen. Een zo'n medicijn is het polyfenol ellaginezuur (EA). Deze antioxidant, afgeleid van de natuur, toont het potentieel aan om pathologieën, waaronder de ziekte van Parkinson en Alzheimer, te verminderen. Om EA selectief in de hersenen te gebruiken tegen neurodegeneratieve aandoeningen, moet het cytotoxische potentieel worden verminderd en alleen het antioxiderende potentieel worden benut. Narayan, Sreenivasan en collega's creëerden een nanohybride voertuig om dit probleem te omzeilen.

"We zijn erg enthousiast over de nieuwe materialen voor medicijnafgifte die zijn ontwikkeld door Drs. Narayan en Sreenivasan, " zei Robert Kirken, doctoraat, decaan van UTEP's College of Science. "Dit platform zorgt ervoor dat moleculen in het materiaal kunnen worden geïmpregneerd, zodat het medicijn zich specifieker kan richten op de tumor of een andere weefselplaats, waardoor de gunstige effecten van het medicijn toenemen en de negatieve bijwerkingen worden verminderd."

De onderzoekers ontdekten dat het inkapselen van EA in chitosan, een suiker, vermindert de inherente cytotoxiciteit en verbetert tegelijkertijd de antioxiderende eigenschappen. De chitosan-schaal, waaruit het harde buitenste skelet van schaaldieren bestaat, maakt ook EA-afgifte mogelijk via een snelle burst-fase en een relatief langzame fase. Dit verbetert de medicijnafgifte verder omdat het nanohybride vehikel bij uitstek geschikt is voor medicijnafgifte gedurende langere tijdsperioden.

"Dit werk creëert een nieuw type bio-vriendelijk voertuig voor de levering van medicijnen, gemaakt van recyclebare materialen, " Zei Narayan. "Het andere speciale kenmerk van dit voertuig is dat het het medicijn via twee mechanismen kan afgeven:een snelle en een langzame afgifte."

Andere projectmedewerkers zijn onder meer UTEP-promovendus Jyoti Ahlawat, die het onderzoeksproject leidde onder toezicht van haar mentoren; Eva Deemer, doctoraat, van UTEP's Department of Materials Science and Engineering; en Rabin Neupane, een afgestudeerde student in de afdeling industriële farmacie aan de Universiteit van Toledo.

Het laboratorium van Narayan richt zich op het verminderen van oxidatieve stress veroorzaakt door neurotoxinen als middel om neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson en de ziekte van Alzheimer te voorkomen. Sreenivasan's lab werkt aan het overbruggen en interfacen van chemie, materiaal fysica, en biologische wetenschappen om uniek ontworpen kwantumstructuren en apparaten te ontwikkelen.