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Verkleidete Nanopartikel Rutschen An Der Immunabwehr Des Körpers Vorbei
Verkleidete Nanopartikel Rutschen An Der Immunabwehr Des Körpers Vorbei

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Anonim

Mit Blutplättchen beschichtete Arzneimittelabgabesysteme reparieren beschädigte Blutgefäße.

Verkleidete Nanopartikel rutschen an der Immunabwehr des Körpers vorbei
Verkleidete Nanopartikel rutschen an der Immunabwehr des Körpers vorbei

Forscher sagen, dass sie einen Weg gefunden haben, arzneimittelhaltige Nanopartikel am körpereigenen Immunsystem vorbei zu schmuggeln: indem sie sie tarnen, um wie Zellfragmente im menschlichen Blut auszusehen.

Künstliche Nanopartikel - hergestellt aus Kunststoff oder Metall - können so konstruiert werden, dass sie eine Ladung Medikamente an bestimmte Bereiche des Körpers abgeben. Aber sie werden oft vom natürlichen Abwehrsystem des Körpers angegriffen und verschluckt, das sie als fremde Eindringlinge betrachtet.

Die getarnten Partikel können sich nicht nur der Erkennung entziehen, sondern auch die natürlichen Eigenschaften von Blutplättchen nutzen, um bakterielle Infektionen zu behandeln und beschädigte Blutgefäße effektiver zu reparieren als herkömmliche Methoden zur Abgabe von Medikamenten, berichtet das Team. Die Forscher wurden von Liangfang Zhang an der Universität von Kalifornien in San Diego geleitet und veröffentlichten ihre Arbeiten am 16. September in Nature.

Zhangs Team begann mit 100 Nanometer breiten Partikeln aus dem biologisch abbaubaren Polymer PLGA und beschichtete sie mit Membranen aus menschlichen Blutplättchen - Zellfragmenten im Blut, die sich an Stellen mit Gewebeschäden ansammeln und den Gerinnungsprozess beginnen. Dies hilft den Partikeln, sich dem Immunsystem zu entziehen, sagen die Autoren.

Forscher haben zuvor versucht, Schlüsselteile von Blutplättchenmembranen an Nanopartikeln zu befestigen, um einen Immunangriff zu vermeiden. insbesondere das CD47-Protein des Blutplättchens. Dieses Protein sendet ein Signal "Iss mich nicht" an das körpereigene Immunsystem, sagt Dennis Discher, ein Nanoingenieur an der Universität von Pennsylvania in Philadelphia. Zhangs Nanopartikel verfügen jedoch über den bislang vollständigsten Satz an Membranproteinen, sagt Omid Farokhzad, Arzt und Nanotechnologe am Brigham and Women 's Hospital in Boston, Massachusetts, der einen Artikel zu News & Views schrieb, der das Papier begleitete.

Getarnte Attentäter

Die plättchenbeschichteten Nanopartikel haben andere Vorteile. Bakterien wie beispielsweise Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA) können an Blutplättchen haften bleiben - eine Funktion, die sie nutzen, um sich vor dem Immunsystem zu schützen. Dies macht es natürlich wahrscheinlicher, dass sie mit beschichteten Nanopartikeln interagieren. Blutplättchen werden auch von bestimmten Bereichen des Körpers angezogen, in denen Gewebeschäden auftreten.

Die Partikel nutzen die einzigartigen natürlichen Fähigkeiten der Blutplättchen, sagt Samir Mitragotri, Chemieingenieur an der University of California in Santa Barbara, der nicht an der Arbeit beteiligt war. "Dies ist ein hochinnovativer Ansatz", fügt er hinzu.

Zhangs Team injizierte getarnte Nanopartikel - mit Antibiotika im Inneren - in Mäuse, die mit MRSA infiziert waren. Dies reduzierte die MRSA-Bakterienpopulationen in Leber und Milz um das 1000-fache im Vergleich zu Mäusen, denen herkömmliche Antibiotika verabreicht wurden, und erforderte nur ein Sechstel der herkömmlichen Arzneimitteldosis. (In anderen Organen waren Nanopartikel ebenfalls wirksamer als die konventionelle Arzneimittelabgabe, aber der Unterschied war weniger ausgeprägt).

Das Team nutzte auch die Tatsache, dass Blutplättchen dazu neigen, in beschädigte Blutgefäße zu wandern. Sie beladen getarnte Nanopartikel mit einem Medikament namens Docetaxel, um zu sehen, ob es die übermäßige Verdickung beschädigter Arterienwände verhindern kann (ein Effekt, der nach der Operation Probleme verursachen kann). Wenn diese Nanopartikel in Ratten injiziert wurden, die Blutgefäße beschädigt hatten, sammelten sich die Partikel an den beschädigten Stellen in größeren Konzentrationen als im gesunden Gewebe der Ratten. Und die Docetaxel-Behandlung war auf diese Weise wirksamer als wenn sie ohne Verwendung von Nanopartikeln in den Blutkreislauf abgegeben wurde, wie das Team zeigte.

Die Fähigkeit, diesen Stellen hohe Medikamentendosen zuzuführen und gleichzeitig Zellen des Immunsystems, sogenannte Makrophagen, zu vermeiden, die normalerweise die meisten Nanopartikel selbst an Krankheitsstellen zerstören, ist beeindruckend, sagt Discher.

Fragezeichen

Aber nicht jeder ist von der Tarnfähigkeit der Partikel überzeugt. Obwohl sich ein kleiner Teil der Partikel an Krankheitsherden ansammelte, gelangte die überwiegende Mehrheit schnell in die Leber und Milz der Tiere - was darauf hindeutet, dass die meisten Partikel an diesen Stellen immer noch von der Immunabwehr erfasst wurden, sagt Moein Moghimi. Spezialist für Nanotechnologie-Pharmazeutika an der Universität Kopenhagen. Moghimi ist der Ansicht, dass eine viel strengere Untersuchung der Immunantwort des Körpers auf die Partikel erforderlich ist.

Zhang sagt, dass sein Team als nächstes plant, größere Mengen der getarnten Nanopartikel herzustellen und ihre Verwendung bei größeren Tieren zu testen, bevor Therapien mit Versuchen am Menschen beginnen könnten. Da Blutplättchen dazu neigen, sich um Krebszellen im Blut sowie um Bakterien zu sammeln, wird das Team als nächstes prüfen, ob getarnte Nanopartikel zur Bekämpfung von Krebs verwendet werden könnten, fügt er hinzu.

Die Entwicklung von Therapien aus hybriden Nanopartikeln, die synthetische und biologische Komponenten kombinieren, wird ein langer und holpriger Weg sein, sagt Farokhzad. „Aber ist das eine Technologie, auf die ich wetten würde? Absolut. Ich denke, das Versprechen ist riesig."

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