211service.com
Snelle Nano Molding
Een zeer veelzijdige methode voor het maken van nanodeeltjes is nu gebruikt om multifunctionele kankerbehandelingsdeeltjes te maken. Volgens Joseph DeSimone, hoogleraar scheikunde en chemische technologie aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill en North Carolina State University, die het werk deze week in Atlanta presenteerde op de American Chemical Society-conferentie, heeft de nieuwe synthesemethode potentiële toepassingen in brandstofcellen , microfluïdica en vaccins ook.
[Klik hier voor afbeeldingen van de nano-molding-methode.]
Het proces heeft het vermogen om nanodeeltjes van bijna elke vorm of chemische samenstelling te creëren. Het is zeer, zeer veelbelovend, zegt Shelton Earp, directeur van het Lineberger Comprehensive Cancer Center bij UNC. Experts van het kankercentrum starten nu met levende dierproeven van nanodeeltjes die met de methode zijn gemaakt. De deeltjes zijn ontworpen om uit de bloedbaan te glippen en zowel medicijnen als beeldvormende middelen rechtstreeks aan kankercellen af te leveren, waardoor gezonde cellen worden gespaard. Een dergelijke gerichte toediening zou zowel de veiligheid als de effectiviteit van kankermedicijnen aanzienlijk kunnen verbeteren. Earp zegt dat binnen een jaar afzonderlijke onderzoeken zullen uitwijzen of op deze manier gemaakte deeltjes huid- en borstkanker bij muizen veilig en effectief kunnen bestrijden.
Onderzoekers onder leiding van DeSimone creëerden de nanodeeltjes uit een polymeer en een kankermedicijn zoals doxorubicine, en vormden deeltjes van 200 nanometer - ongeveer zo groot als sommige virussen. Vervolgens bevestigden ze monoklonale antilichamen die gekoppeld zijn aan eiwitten die veel voorkomen in kankercellen, waardoor gerichte medicijnafgifte mogelijk wordt. Beeldvormende middelen kunnen ook aan de buitenkant van het deeltje worden bevestigd, waardoor artsen mogelijk kunnen volgen waar het medicijn naartoe gaat. Het polymeer, hetzelfde materiaal dat wordt gebruikt in biologisch opneembare hechtingen, zou uiteindelijk moeten afbreken en het lichaam verlaten.
Verschillende andere onderzoeksgroepen zijn nu bezig met het ontwikkelen en testen van nanodeeltjes voor medicijnafgifte. Wat deze inspanning onderscheidt, is de veelzijdige vormmethode die wordt gebruikt om de deeltjes te maken, die volgens Robert Langer, hoogleraar chemische technologie aan het MIT, behoorlijk indrukwekkend is. De methode stelt onderzoekers in staat om zeer kleine en nauwkeurig gecontroleerde vormen te maken van organische materialen, waaronder materialen waarvan bekend is dat ze veilig zijn in het lichaam.
Zoals bij elk vormproces, begint de methode van DeSimone met een originele vorm, de master genaamd, die iemand wil kopiëren. Rond deze vorm wordt dan een materiaal gevormd - dit wordt de mal. De master wordt verwijderd en een ander materiaal wordt geïntroduceerd, dat door de mal wordt gevormd tot een replica van de oorspronkelijke vorm. De kern van deze nieuwe nanomethode is een materiaal voor het maken van mallen, perfluorpolyether (PFPE) genaamd, dat begint als een vloeistof met het buitengewone vermogen om in elk hoekje en gaatje van de meester te glippen zonder eraan te plakken. De onderzoekers zetten het polymeer vervolgens om in een flexibele vaste stof door het bloot te stellen aan licht, en verwijderen de master - een gemakkelijke stap omdat de mal niet aan het origineel plakt en flexibel is.
De onderzoekers hebben bijvoorbeeld nanobuisjes en virusdeeltjes als master gebruikt en er kopieën van gemaakt met een resolutie tot een halve nanometer. Voor de medicijnafgiftedeeltjes maakten ze de master van silicium, met behulp van lithografietechnieken, en maakten een reeks schijfvormen op een wafel. Vervolgens goten ze PFPE over de schijven en hardden ze uit om een mal te vormen. Om replica's van de schijven te maken, drukten ze de mal in een andere vloeistof die op een plat oppervlak werd gegoten. Deze vloeistof vulde de mal en werd vervolgens uitgehard om solide replica's van de originele schijven te vormen. Het gebruik van lithografie geeft controle over de grootte en vorm, zegt DeSimone, met de precisie en uniformiteit van de elektronica-industrie.
Larken Euliss, een chemicus bij UNC die met DeSimone werkt, zegt dat recent onderzoek aantoont dat verschillen in grootte en vorm van belang zijn als het gaat om het effectief afleveren van medicijnen aan cellen. Hun methoden zouden kunnen leiden tot effectievere medicijnafgiftestructuren, die nu de neiging hebben bolvormig te zijn. Een sigaarvormig deeltje zou bijvoorbeeld dun genoeg kunnen zijn om door de wand van een bloedvat te ontsnappen en zo een tumor te bereiken, en door zijn lange vorm zou de onderzoeker meer drugs kunnen laden.
Deeltjes voor medicijnafgifte zijn slechts één toepassing. Zhilian Zhou, een onderzoeker die samenwerkt met DeSimone, heeft een brandstofcel ontwikkeld met aanzienlijk betere prestaties dan de huidige, gedeeltelijk met behulp van de vormmethode om een sleutelmembraan te modelleren.
Uiteindelijk wil DeSimone profiteren van het vermogen van de synthesemethode om kopieën van virussen te maken om noodvaccins te maken. Hij is al in staat geweest om kopieën van virussen te maken, maar deze kopieën hebben niet dezelfde chemische samenstelling als virussen en zullen dus niet linken naar cellen zoals virussen dat doen. DeSimone zegt dat het echter mogelijk moet zijn om actieve moleculen in het vormproces op te nemen, en daardoor kunstmatige virussen te creëren die zich aan cellen kunnen binden en echte virussen ervan weerhouden dat te doen. En aangezien de viruskopieën geen DNA hebben, zouden ze niet gevaarlijk zijn, zegt hij.