211service.com
Mākslīgās sarkanās asins šūnas zāļu piegādei
Kopš pagājušā gadsimta piecdesmitajiem gadiem pētnieki ir mēģinājuši atdarināt sarkano asins šūnu spējas. Šie elastīgie diski pārnēsā skābekli visā ķermenī, izspiežot to caur mazākajiem kapilāriem. Taču sarkano asinsķermenīšu fiziskās īpašības, tostarp to divkārši ieliektā forma, ir apgrūtinājušas to precīzu kopēšanu.
Redzot sarkanu : Izgatavotas no bioloģiski noārdāmiem un bioloģiski saderīgiem polimēriem un proteīniem, šīm daļiņām ir tāds pats izmērs, forma un elastība kā īstām sarkanajām asins šūnām.
Pētījumā, kas publicēts pirmdien Proceedings of the National Academy of Sciences , grupa, kas specializējas zāļu piegādē, ir atradusi veidu, kā radīt bioloģiski noārdāmas, bioloģiski saderīgas daļiņas ar sarkano asins šūnu izmēru, formu un elastību. Grupa uzskata, ka šīs mākslīgās šūnas varētu būt īpaši efektīvas ne tikai skābekļa pārnēsāšanai, bet arī kā terapeitiski un attēlveidošanas līdzekļi.
Cilvēki ir izgatavojuši vairāk nekā tūkstoti dažādu dažāda izmēra polimēru zāļu piegādei. Bet, ja paskatās uz tiem visiem kopā, tie pārstāv sintētisko pasauli; daļiņas ir jaukas un sfēriskas, saka Samirs Mitragotri , ķīmijas inženieris Kalifornijas Universitātē Santabarbarā, kurš vadīja jauno darbu. Ja paskatās uz bioloģisko pasauli, daba izmanto visu veidu daļiņas savu preču piegādei. Baktērijas, šūnas, vīrusi ir paredzēti, lai veiktu ļoti specifiskas piegādes funkcijas.
Lai izveidotu sintētiskās šūnas, Mitragotri kopā ar Mičiganas universitātes pētniekiem sāk ar sfēriskām daļiņām, kas izgatavotas no parasta polimēra, ko sauc par poli(pienskābes) Kas -glikolskābe (PLGA), savienojums, kas pazīstams ar bioloģiski saderīgām un bioloģiski noārdāmām īpašībām. Tie pakļauj sfēras spirta iedarbībai, kas liek tām iztukšot un sabrukt sarkano asinsķermenīšu formā. Cietā PLGA daļiņa darbojas kā veidne, ap kuru pētnieki var novietot slāni pēc proteīnu slāņa. Tie saista proteīnus, lai tie noturētos pie PLGA, pēc tam izšķīdina stingro iekšējo struktūru. Rezultāts ir mīksts, elastīgs proteīna apvalks sarkano asins šūnu izmēra un formas formā. Pētnieki var arī mainīt olbaltumvielu pārklājumus atkarībā, piemēram, pievienojot hemoglobīnu, kas varētu pārvadāt skābekli.
Līdz šim Mitragotri ir parādījis, ka daļiņas ir pietiekami elastīgas, lai saspiestu un plūstu pa kapilāra izmēra caurulēm, un tās var ievadīt ar zālēm gandrīz katrā procesa posmā. Viņa grupa ir arī iekapsulējusi dzelzs oksīda nanodaļiņas sintētiskajās šūnās, radot potenciālu kontrastvielu MRI. Var iedomāties, ka šīs daļiņas tiek ievietotas asinīs un izmantotas, lai vizualizētu asins plūsmu, saka Mitragotri.
Kopumā es nekad neko tādu neesmu redzējis. Gan koncepcija, gan viņu izstrādātās ražošanas metodes ir ļoti interesantas, saka Ali Khademhosseini , biomedicīnas inženieris Hārvarda-MIT Veselības zinātņu un tehnoloģiju nodaļā. Arvien vairāk tiek novērtēts, kā daļiņu forma ir svarīga dažādām lietām, piemēram, daļiņu hidrodinamikai šķidrumā vai dažādu bioloģisko vienību mijiedarbībai ar tām.
Šādām elastīgām, potenciāli ilgstošām daļiņām ir liels zāļu piegādes potenciāls. Bet Mitragotri vēl nav pētījis, vai sintētiskās šūnas var izturēt visgrūtāko pārbaudi: palikt apgrozībā. Pierādīt, ka daļiņas paliek asinsritē un neizraisa imūnsistēmas uzbrukumu, ir kritisks solis, kas būs jāpārbauda ar dzīvniekiem.
1966. gadā es izgatavoju līdzīgas [daļiņas], kurām var mainīties forma un izmērs, saka mākslīgo asiņu pētnieks. Tomass Čangs no Makgila universitātes Kvebekā, Kanādā. Viņš saka, ka šīs šūnas varēja arī izspiesties caur kapilārajām caurulēm, un tās bija aptuveni tāda paša izmēra kā sarkanās asins šūnas. Problēma bija tāda, ka pat sintētiskās šūnas, kas bija viena astotā daļa no parasto asins šūnu lieluma, tika iztīrītas no asinīm 30 sekunžu laikā. (Līdz 20. gadsimta 70. gadiem pētnieki atklāja, ka mākslīgās asins daļiņas vislabāk darbojas 200 nanometros vai mazāk — 30 reizes mazākas nekā sarkanās asins šūnas.) Galvenais ir parādīt, ka tās paliek apritē, saka Čangs.
Pat vismodernākās sintētiskās daļiņas tiek izvadītas no asinīm neticami ātri. Visilgāk cirkulējošā nanodaļiņa, kas jebkad pastāvējusi apmēram 24 stundas, tāpēc ir jāizstrādā pieeja kaut kam, kas var cirkulēt asinsritē ilgu laiku, saka Džefrijs Karps , Hārvarda-MIT veselības zinātnes un tehnoloģiju profesors. Taču jaunais pētījums varētu būt liels solis šajā virzienā, viņš saka, ja organisms uztur sintētiskās šūnas cirkulē divus līdz trīs mēnešus, tāpat kā īstas sarkanās asins šūnas. Karps saka, ka Mitragotri un viņa kolēģu izmantotās ražošanas metodes var palielināt bez lielām grūtībām.
Pieņemot, ka šūnas iztur laika asinsrites pārbaudi, es domāju, ka ikvienam, kurš mēģina izmantot nanodaļiņām līdzīgu sistēmu piegādei vai attēlveidošanai, būtu labs iemesls izmantot šīs daļiņas, saka: Daniels Paks , zāļu piegādes pētnieks Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign.
Mitragotri saka, ka nākamais solis būs izmēģinājumi ar dzīvniekiem. Viņš arī vēlas izpētīt citus veidus, kā atdarināt dabas piegādes metodes. Viņš saka, ka mēs sākām ar sarkanajām asins šūnām, taču es domāju, ka ir daudz citu, kas varētu interesēt, piemēram, vīrusi un baktērijas. Jums ir jūsu sintētiskā pasaule vienā pusē un jūsu bioloģiskā pasaule, un mēs vēlamies pēc iespējas labāk pārvarēt plaisu starp šīm divām galējībām.