Al meer dan drie decennia worden biomedische nanomaterialen met succes ontwikkeld ten behoeve van theranostica - een samengestelde term die verwijst naar de diagnose en behandeling van tumoren. De nanodeeltjes moeten de tumorplaats en de verschillende micro-omgeving ervan bereiken om de behandeling van de tumor te richten.

Recente studies tonen aan dat de fysieke eigenschappen van nanodeeltjes, vooral hun grootte en vorm, hun biologische gedrag dramatisch beïnvloeden. Controle over deze materiaaleigenschappen is nodig om ervoor te zorgen dat de behandeling bij de tumor wordt vrijgegeven, nadat de deeltjes door verschillende andere gezonde fysiologische micro-omgevingen zijn gecirculeerd.

In Recensies Toegepaste Natuurkunde , onderzoeken onderzoekers uit China en de Verenigde Staten hoe biologie morfologische veranderingen in bepaalde soorten nanodeeltjes veroorzaakt. Dit soort deeltjes worden slimme transformeerbare nanodeeltjes genoemd, omdat ze hun grootte en vorm kunnen veranderen bij stimulatie van hun omgeving.

Deze slimme transformeerbare nanodeeltjes zijn vooral veelbelovend voor tumortheranostica omdat hun fysieke eigenschappen zich zullen aanpassen aan de fysiologie. Deze aanpassingen verbeteren de deeltjescirculatie, biodistributie, tumorpenetratie, tumorretentie en subcellulaire distributie voor gerichte therapie.

"Slimme transformeerbare nanodeeltjes kunnen hun morfologie veranderen onder verschillende fysiologische omstandigheden, afhankelijk van de therapeutische eisen", zegt co-auteur Jianxun Ding. "In onze studie onthullen we de structurele ontwerpen voor deze slimme systemen, evenals de diepgaande mechanismen van de transformaties."

De onderzoekers presenteren de ontwerpen van transformeerbare nanodeeltjes als richtlijn voor hun constructie en bespreken de biomedische toepassingen op het gebied van theranostica. Ding en zijn collega's demonstreren hun inzicht door middel van nieuwe classificaties voor het ontwerp van nanodeeltjestransformatie en de mechanismen die bijdragen aan de verandering.

Zo verdelen de onderzoekers de ontwerptransformatie in twee brede categorieën:grootte en vorm. Voor grootte-transformeerbare nanodeeltjes zijn de wijzigingen verder onderverdeeld in kleine naar grote en grote naar kleine transformaties. De studie onthult gedetailleerde en rationele ontwerpen van transformeerbare nanodeeltjes op basis van hun structuren.

Wat betreft de mechanismen die bijdragen aan de transformatie van nanodeeltjes, "geloofden we dat de structuur en stimuli beide een grote bijdrage leverden", zei Ding. "Verschillende pH-waarden bepaalden bijvoorbeeld de juiste plaats voor de transformatie, die correleren met verschillende fysiologische, extracellulaire en endo/lysosomale omstandigheden."

Nanodeeltjes met constante fysieke morfologieën zijn in het verleden op grote schaal onderzocht en toegepast in tumortheranostica, terwijl meer recente studies van transformatieverschijnselen van nanodeeltjes zich voornamelijk hebben gericht op de respons op stimuli. Tot nu toe is er echter geen diepgaande discussie geweest over de ontwerpen en toepassingen van morfologie-transformeerbare nanodeeltjes.

"Onze beoordeling heeft betrekking op het structuurontwerp, het mechanisme voor transformatie en de biomedische toepassing van slimme transformeerbare nanodeeltjes, en bevat ook perspectieven op hun beperkingen", zei Ding. "We geloven dat deze review licht zal werpen op dit belangrijke veld." + Verder verkennen

Nieuwe sensor detecteert steeds kleinere nanodeeltjes