Nanoparticelle non tossico in grado di fornire e farmaci pista, secondo una nuova ricerca

Maggio 6, 2016 Admin Salute 0 11
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In un numero in linea recente di Nano Letters, un gruppo interdisciplinare di scienziati dei materiali, chimici, bioingegneri, fisici, e farmacologi mostrano che le particelle di fosfato di calcio di dimensioni variabili da 20 a 50 nanometri saranno con successo entrare nelle cellule e sciogliere innocuo, rilasciando il loro carico di droga o colorante.

Peter Butler, professore associato di bioingegneria, ei suoi studenti hanno utilizzato il laser ad alta velocità per misurare la dimensione delle particelle di colorante contenente fluorescenti dalla loro diffusione in soluzione.




"Utilizziamo una tecnica chiamata tempo correlato conteggio singolo fotone", dice Butler. "Questo utilizza impulsi di luce laser per leggere il tempo, dell'ordine di nanosecondi, che le molecole fluorescenti."

Con questo metodo, il suo gruppo era in grado di misurare le dimensioni delle particelle e la loro dispersione in soluzione, in questo caso una soluzione salina tamponata con fosfato che viene utilizzato come un semplice modello per il sangue.

"Quello che abbiamo fatto in questo studio è stato quello di modificare il pH neutro iniziale della soluzione, che è simile al sangue, ad un ambiente più acido, come i tumori solidi intorno e nelle parti della cellula che raccolgono immediatamente il fluido contenente nanoparticelle- all'esterno della membrana cellulare e portarlo nella cella. Quando si abbassa il pH, l'ambiente acido dissolve particella fosfato di calcio, "aggiunge.

"Possiamo vedere che la dimensione delle particelle diventa molto piccola, sostanzialmente fino alla dimensione del colorante libero che era all'interno delle particelle. Questo ci dà la prova che questo cambiamento di pH può essere usato come un meccanismo per rilasciare un farmaco che viene incapsulato nella particella ", spiega Butler.

Anche se l'uso primario previsto per queste particelle è per la terapia del cancro mirata, il gruppo di Butler è interessato a loro capacità di fornire vari farmaci che hanno dimostrato di inibire la crescita delle cellule associata a malattie vascolari.

Diversi farmaci hanno dimostrato in colture di essere promettente per ridurre l'indurimento delle arterie e restringimento dei vasi sanguigni dopo angioplastica. Il problema è stato nel fornire uno di questi farmaci a un target, dice Butler.

Ceramide, una molecola chemioterapico che avvia morte cellulare nelle cellule tumorali, ha la capacità di rallentare la crescita in cellule sane.

Mark Kester, professore di farmacologia, e Jong Yun, professore associato di farmacologia, sia a Penn State College of Medicine, hanno ottimizzato ceramide sia per il cancro e le malattie vascolari.

I loro gruppi hanno scoperto che utilizzando cellule muscolari lisce vascolari umane in vitro, ceramide incapsulato in nanoparticelle di fosfato di calcio ridotte crescita delle cellule muscolari fino al 80 per cento ad una dose 25 volte inferiore rispetto ceramide somministrata liberamente, senza danneggiare le cellule.

Le nanoparticelle di fosfato di calcio sono state sviluppate da James Adair, professore di scienza dei materiali e ingegneria, ed i suoi studenti. Le nanoparticelle hanno diversi vantaggi altri sistemi di somministrazione dei farmaci non lo fanno, secondo l'autore Thomas Morgan, studente laureato in chimica.

Diversamente punti quantici, che sono composti di metalli tossici, fosfato di calcio è un sicuro, minerale naturale che è già presente in quantità sostanziali nel sangue.

"Ciò che distingue il nostro metodo sono le particelle più piccole (per assorbimento nelle cellule), nessun agglomerato (particelle sono dispersi uniformemente in soluzione), e che ci ha messo la droga o coloranti all'interno della particella in cui sono protetti, invece che in superficie", dice Morgan . "Per ragioni che non comprendiamo ancora, coloranti fluorescenti incapsulate all'interno delle nostre nanoparticelle sono quattro volte più luminoso di coloranti gratuiti.

"Droga e coloranti sono costosi," continua, "ma un vantaggio di incapsulamento è che avete bisogno di molto meno di loro. Possiamo fare alte concentrazioni in laboratorio, e diluirli fino in fondo e di essere ancora efficace. Abbiamo anche credere che possiamo unire droga e tintura di consegna per il monitoraggio simultaneo e il trattamento. Questa è una delle cose che stiamo lavorando. "

Altri ricercatori del progetto sono laureati Erhan Altinoglu e Amra Tabakovic, scienza dei materiali e ingegneria, e l'ex membro del gruppo, Sara Rouse, Ph.D. in materiali; studenti laureati Hari Muddana e Tristan Tabouillot, bioingegneria; Timothy Russin, fisica; Sriram Shanmugavelandy, farmacologia; e Peter Eklund, illustre professore di fisica e scienza dei materiali e ingegneria.

Il supporto per questa ricerca è stato fornito dal National Science Foundation, la NASA, Keystone Nano Inc. e NIH-NHLBI.

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