211service.com
Snabb nanogjutning
En mycket mångsidig metod för att tillverka nanopartiklar har nu använts för att göra multifunktionella cancerbehandlingspartiklar. Enligt Joseph DeSimone, professor i kemi och kemiteknik vid University of North Carolina vid Chapel Hill och North Carolina State University, som presenterade arbetet vid American Chemical Society-konferensen i Atlanta denna vecka, har den nya syntesmetoden potentiella tillämpningar i bränsleceller , mikrofluidik och vacciner också.
[För bilder av nanoformningsmetoden, klicka här .]
Processen har förmågan att skapa nanopartiklar av nästan vilken form eller kemisk sammansättning som helst. Det är väldigt, väldigt lovande, säger Shelton Earp, chef för Lineberger Comprehensive Cancer Center vid UNC. Experter på cancercentret startar nu tester på levande djur av nanopartiklar som gjorts med metoden. Partiklarna är designade för att glida ut ur blodomloppet och leverera både läkemedel och bildframkallande medel direkt till cancerceller, och skonar friska celler. Sådan riktad leverans skulle avsevärt kunna förbättra både säkerheten och effektiviteten av cancerläkemedel. Earp säger att inom ett år kommer separata studier att visa om partiklar som tillverkas på detta sätt säkert och effektivt kan bekämpa hud- och bröstcancer hos möss.
Forskare under ledning av DeSimone skapade nanopartiklarna av en polymer och ett cancerläkemedel som doxorubicin och bildade 200 nanometerstora partiklar – ungefär lika stora som vissa virus. Sedan fäste de monoklonala antikroppar som länkar till proteiner som är vanliga i cancerceller, vilket möjliggör riktad läkemedelsleverans. Avbildningsmedel kan också fästas på utsidan av partikeln, vilket potentiellt tillåter läkare att övervaka vart läkemedlet tar vägen. Polymeren, som är samma material som används i bioabsorberbara suturer, bör så småningom bryta ner och lämna kroppen.
Flera andra forskargrupper utvecklar och testar nu nanopartiklar för läkemedelsleverans. Det som skiljer denna ansträngning åt är den mångsidiga formningsmetoden som används för att tillverka partiklarna, vilket Robert Langer, professor i kemiteknik vid MIT, säger är ganska imponerande. Metoden gör det möjligt för forskare att göra mycket små och exakt kontrollerade former av organiska material, inklusive sådana som är kända för att vara säkra i kroppen.
Som med alla formningsprocesser börjar DeSimones metod med en originalform, kallad mastern, som någon vill kopiera. Ett material formas sedan runt denna form – detta blir formen. Mästaren tas bort och ett annat material introduceras, som formas av formen till en kopia av den ursprungliga formen. Kärnan i denna nya nanometod är ett material för att tillverka formar som kallas perfluorpolyeter (PFPE), som börjar som en vätska med den extraordinära förmågan att glida in i varje skrymsle och vrår av mästaren utan att fastna i det. Forskarna omvandlar sedan polymeren till en flexibel fast substans genom att utsätta den för ljus och tar bort mastern – ett enkelt steg eftersom formen inte fastnar vid originalet och är flexibel.
Forskarna har använt nanorör och viruspartiklar som till exempel mästare och gjort kopior av dem med en upplösning ner till en halv nanometer. För läkemedelsleveranspartiklarna gjorde de mastern av kisel, med hjälp av litografitekniker, och gjorde en serie skivformer på en wafer. De hällde sedan PFPE över skivorna och härdade dem för att bilda en form. För att göra repliker av skivorna pressade de in formen i en annan vätska som hälldes på en plan yta. Denna vätska fyllde formen och härdades sedan för att bilda solida kopior av originalskivorna. Att använda litografi ger kontroll över storlek och form, säger DeSimone, med precisionen och enhetligheten för elektronikindustrin.
Larken Euliss, en kemist vid UNC som arbetar med DeSimone, säger att ny forskning visar att skillnader i storlek och form spelar roll när det gäller att effektivt leverera läkemedel till celler. Deras metoder kan leda till effektivare strukturer för läkemedelsleverans, som nu tenderar att vara sfäriska. En cigarrformad partikel, till exempel, kan vara tillräckligt tunn för att fly genom väggen i ett blodkärl och på så sätt nå en tumör, och dess långa form skulle låta forskare lasta mer droglast.
Läkemedelspartiklar är bara en applikation. Zhilian Zhou, en forskare som arbetar med DeSimone, har utvecklat en bränslecell med betydligt högre prestanda än nuvarande, delvis genom att använda formningsmetoden för att mönstra ett nyckelmembran.
I slutändan skulle DeSimone vilja dra fördel av syntesmetodens förmåga att bilda kopior av virus för att göra nödvacciner. Han har redan kunnat göra kopior av virus, men dessa kopior har inte samma kemiska sammansättning som virus, och kommer därför inte att länka till celler som virus gör. DeSimone säger att det borde vara möjligt att införliva aktiva molekyler i formningsprocessen och därigenom skapa konstgjorda virus som kan binda till celler och blockera riktiga virus från att göra det. Och eftersom viruskopiorna inte har något DNA skulle de inte vara farliga, säger han.