211service.com
Szybkie formowanie nano
Wysoce wszechstronną metodę wytwarzania nanocząstek stosuje się obecnie do wytwarzania uniwersalnych cząstek do leczenia raka. Według Josepha DeSimone, profesora chemii i inżynierii chemicznej na University of North Carolina w Chapel Hill i North Carolina State University, który zaprezentował swoje prace na konferencji American Chemical Society w tym tygodniu w Atlancie, nowa metoda syntezy ma potencjalne zastosowania w ogniwach paliwowych , mikroprzepływy, a także szczepionki.
[Aby zobaczyć obrazy metody nanoformowania, kliknij tutaj .]
Proces ma możliwość tworzenia nanocząstek o niemal dowolnym kształcie i składzie chemicznym. To bardzo, bardzo obiecujące, mówi Shelton Earp, dyrektor Lineberger Comprehensive Cancer Center w UNC. Eksperci z centrum onkologicznego rozpoczynają teraz testy nanocząstek na zwierzętach, które zostały wykonane tą metodą. Cząsteczki mają za zadanie wyślizgiwać się z krwiobiegu i dostarczać zarówno leki, jak i środki obrazujące bezpośrednio do komórek rakowych, oszczędzając zdrowe komórki. Takie ukierunkowane dostarczanie może znacząco poprawić zarówno bezpieczeństwo, jak i skuteczność leków przeciwnowotworowych. Earp mówi, że w ciągu roku oddzielne badania wykażą, czy tak wytworzone cząstki mogą bezpiecznie i skutecznie zwalczać raka skóry i piersi u myszy.
Naukowcy pod kierunkiem DeSimone stworzyli nanocząsteczki z polimeru i leku przeciwnowotworowego, takiego jak doksorubicyna, tworząc cząstki o wielkości 200 nanometrów – mniej więcej wielkości niektórych wirusów. Następnie przyłączyli przeciwciała monoklonalne, które łączą się z białkami występującymi w komórkach nowotworowych, umożliwiając ukierunkowane dostarczanie leków. Środki obrazujące mogą być również dołączone do zewnętrznej części cząsteczki, potencjalnie umożliwiając lekarzom monitorowanie, dokąd zmierza lek. Polimer, czyli ten sam materiał, który jest używany w szwach biowchłanialnych, powinien w końcu ulec rozpadowi i opuścić organizm.
Kilka innych grup badawczych opracowuje i testuje nanocząsteczki do dostarczania leków. To, co wyróżnia ten wysiłek, to wszechstronna metoda formowania wykorzystywana do wytwarzania cząstek, co Robert Langer, profesor inżynierii chemicznej w MIT, mówi, że jest dość imponujące. Metoda ta pozwala naukowcom tworzyć bardzo małe i precyzyjnie kontrolowane kształty z materiałów organicznych, w tym takich, o których wiadomo, że są bezpieczne dla organizmu.
Jak w przypadku każdego procesu formowania, metoda DeSimone zaczyna się od oryginalnego kształtu, zwanego wzorcem, który ktoś chce skopiować. Następnie wokół tego kształtu formowany jest materiał – staje się on formą. Wyjmuje się matrycę i wprowadza inny materiał, który formuje w replikę oryginalnego kształtu. Sercem tej nowej metody nano jest materiał do wytwarzania form zwany perfluoropolieterem (PFPE), który zaczyna się jako ciecz o niezwykłej zdolności do wsuwania się w każdy zakamarek mistrza bez przyklejania się do niego. Następnie naukowcy przekształcają polimer w elastyczną bryłę, wystawiając go na działanie światła, i usuwają matrycę – to łatwy krok, ponieważ forma nie przykleja się do oryginału i jest elastyczna.
Naukowcy wykorzystali na przykład nanorurki i cząsteczki wirusa jako wzorce i wykonali ich kopie z rozdzielczością do pół nanometra. Dla cząstek dostarczających lek, zrobili matrycę z krzemu, używając technik litograficznych, tworząc serię kształtów dysków na wafelku. Następnie wylali PFPE na dyski i utwardzili je, tworząc formę. Aby wykonać repliki dysków, wciskali formę w inny płyn wylany na płaską powierzchnię. Ten płyn wypełnił formę, a następnie został utwardzony, tworząc solidne repliki oryginalnych dysków. Korzystanie z litografii zapewnia kontrolę nad rozmiarem i kształtem, mówi DeSimone, z precyzją i jednolitością przemysłu elektronicznego.
Larken Euliss, chemik z UNC, który pracuje z DeSimone, mówi, że ostatnie badania pokazują, że różnice w wielkości i kształcie mają znaczenie, jeśli chodzi o skuteczne dostarczanie leków do komórek. Ich metody mogą prowadzić do bardziej efektywnych struktur dostarczania leków, które obecnie mają charakter kulisty. Na przykład cząsteczka w kształcie cygara może być wystarczająco cienka, aby przedostać się przez ścianę naczynia krwionośnego, docierając w ten sposób do guza, a jej długi kształt umożliwiłby naukowcom załadowanie większej ilości leku.
Cząsteczki dostarczające leki to tylko jedna aplikacja. Zhilian Zhou, naukowiec współpracujący z DeSimone, opracował ogniwo paliwowe o znacznie wyższej wydajności niż obecne, częściowo wykorzystując metodę formowania do modelowania kluczowej membrany.
Docelowo DeSimone chciałby wykorzystać zdolność metody syntezy do tworzenia kopii wirusów w celu stworzenia awaryjnych szczepionek. Był już w stanie tworzyć kopie wirusów, ale te kopie nie mają takiego samego składu chemicznego jak wirusy, a więc nie łączą się z komórkami jak wirusy. DeSimone twierdzi, że powinno być możliwe włączenie aktywnych cząsteczek do procesu formowania, a tym samym tworzenie sztucznych wirusów, które mogą wiązać się z komórkami i blokować to przed prawdziwymi wirusami. A ponieważ kopie wirusa nie mają DNA, nie byłyby niebezpieczne, mówi.