Onderzoekers van de Monash University hebben bij ANSTO geavanceerde technieken gebruikt om de productie van nieuwe, langwerpige nanocapsules van polymeer met een hoog laadvermogen van nanokristallen van geneesmiddelen om de doelgerichtheid van geneesmiddelen mogelijk te vergroten, en ook de doseringsfrequentie en bijwerkingen verminderen.

Deze methode was niet eerder onderzocht en vertegenwoordigt een baanbrekende onderzoeksmethode op het gebied van colloïdale wetenschappelijke toepassingen voor medicijnafgifte.

Nanodeeltjes zijn gebruikt om de afgifte-efficiëntie van kankertherapie te verhogen vanwege hun biocompatibiliteit, veelzijdigheid en het gemak van functionalisering.

Het team ontwikkelde nieuwe langwerpige polymeer nanocapsules, die anders zijn dan de meer bekende bolvormige nanocapsules.

De langwerpige polymeer nanocapsules werden gemaakt met langwerpige liposomen of oppervlakteactieve blaasjes en gebruikten medicijn nanokristallen als sjabloon.

De resultaten leverden sterk bewijs dat de langwerpige structuur kon worden behouden, en bevestigde ook dat de laadmethode om staafachtige medicijnnanokristallen in liposomen te vormen een praktische oplossing was.

De combinatie van de hoge drugsbelasting, in de vorm van ingekapselde nanokristallen, en het niet-sferische kenmerk van liposomen vertegenwoordigde een efficiënter afgiftesysteem.

Bolvormige holle nanocapsules zijn uitgebreid bestudeerd, maar de vorming van langwerpige nanocapsules die actieve farmaceutica als therapeutische middelen bevatten, was eerder grotendeels onsuccesvol.

"Er zijn moeilijkheden bij het behouden van de langwerpige vorm en hun inkapselingsefficiëntie is laag, " verklaarde onderzoeker Yunxin (Cindy) Xiao, een doctoraat kandidaat die in de Nonlaminar-groep werkt met Prof Ben Boyd van het Monash Biomedicine Discovery Institute. en de ontvanger van de Australian Institute of Nuclear Science and Engineering Post Graduate Research Award.

"De langwerpige vorm is beter omdat het voor immuuncellen moeilijker is om ze te internaliseren en omdat hun therapeutische efficiëntie op de doellocatie kan worden gemaximaliseerd."

Na het verkrijgen van veelbelovende structurele resultaten met behulp van een liposomaal sjabloon dat is onderzocht met behulp van de kleine hoek röntgenverstrooiingsbundellijn bij ANSTO's Australian Synchrotron en de kleine en ultrakleine kleine-hoek neutronenverstrooiingsinstrumenten Bilby en Kookaburra in eerder onderzoek, de sjabloon werd gebruikt om langwerpige polymeer nanocapsules te vormen.

De onderzoekers gebruikten blaasjes gemaakt van oppervlakteactieve stoffen als sjablonen, waardoor de polymerisatie van een minder permeabele schil erin mogelijk was.

In hun experiment hebben nanokristallen van het antibioticum ciprofloxacine werden vervolgens ingekapseld in de langwerpige nanocapsules (ongeveer 200 nm bij 30-50 nm). belangrijk, toen de nanokristallen van het testgeneesmiddel werden geëxtraheerd uit de langwerpige nanokristallen in een oplosproces, de nanokristalcapsules behielden hun vorm.

Dit opent de mogelijkheid om ze te gebruiken bij het leveren van een reeks actieve geneesmiddelen, zoals geneesmiddelen tegen kanker.

De onderzoekers wilden in detail bestuderen hoe het systeem werkte en moesten de verschillen zien tussen de drie lagen van het langwerpige systeem:nanokristallen van medicijnen, de langwerpige liposomale sjabloon, en het verknoopte polymeer.

Echter, omdat de liposomale sjabloon en de nanocapsules zijn bevestigd, het is een hele uitdaging om deze lagen te onderscheiden. Hier kunnen deuteratie en neutronenverstrooiing een mooie oplossing bieden.

In experimenten in het Australische Centrum voor Neutronenverstrooiing, een type gedeutereerd fosfolipide, verstrekt door de Nationale Deuteratie Faciliteit, werd gebruikt bij de vorming van de nanokristallen - wat betekent dat het kleine-hoek-neutronenverstrooiingsinstrument Bilby de twee verschillende delen van het systeem kon onderzoeken.

Het verschil in neutronenverstrooiing van waterstof- en deuteriumatomen kan worden gebruikt in experimenten met contrastvariatie, waardoor verschillende delen van een complex systeem, zoals de langwerpige nanocapsules. te bestuderen.

Contrast in kleine-hoek neutronenverstrooiing kan de verschillende componenten maskeren of markeren als ze gedeutereerd zijn.

Het gebruik van verschillende instrumenten opent verschillende lengteschalen voor onderzoek - van micrometers tot nanometers.

Met het Bilby-instrument analyseerden de onderzoekers de vorming van de polymeren op het oppervlak van de langwerpige liposomale mal. Ze bepaalden ook de dikte van de langwerpige polymeerlaag en ontdekten welke delen van het systeem werden uitgerekt.

"De aanpak maakt het mogelijk om verschillende delen van de monsters onafhankelijk van elkaar te visualiseren, ' zei Xiao.

Omdat de stijve polymere schaal de vorm van de sjabloon kan aanpassen, de kenmerken ervan kunnen behouden blijven.

Het voordeel van het synthetiseren van een laag polymeer op het oppervlak van de nanocapsules in plaats van alleen de liposomen direct af te geven, geeft het verknoopte polymeer het vermogen om een ​​medicijn langzaam en veilig af te geven.

De polymeerschil vertraagt ​​verder de diffusie van medicijnen van de nanodragers, het verminderen van bijwerkingen en het verminderen van de dosisfrequentie.

Door het gebruik van verschillende instrumenten kunnen onderzoekers op verschillende lengteschalen onderzoeken.

Het werk van deze groep is eerder gepubliceerd in het tijdschrift Colloïden en oppervlakken B:Bio-interfaces .

Dit onderzoek was finalist in ANSTO's Neutron en Deuteration Impact Awards. Het is ingediend voor publicatie.