Wissenschaftler bauen winzige Microcannons, die Droge gefüllten Nanobullets Feuer

Die Ärzteschaft hat lange davon geträumt, eine ideale Liefersystem für Medikamente, wo im Körper sind sie am meisten gebraucht bekommen. Nanowissenschaftlern an der University of San Diego mit einer neuartigen Mittel dazu gekommen: Warum nicht die Drogen auf die beabsichtigten Ziele, mit winzigen kleinen Kanonen feuern?

Im frühen 20. Jahrhundert kam ein deutschen Arzt namens Paul Ehrlich mit der Idee die Lieferung genau die richtige Dosis von therapeutisches Medikament auf ein bestimmtes Ziel konzentrieren, anstatt wartet auf sie, langsam seinen Weg durch den Körper über die Blutbahn zu arbeiten. Dies bekommt mehr Drogen, wo sie am meisten, viel mehr schnell, mit weit weniger unangenehme Nebenwirkungen benötigt werden. Er nannte es ein "Wundermittel".

Joseph Wang und Sadik Esener, beide Nano-Ingenieure an der UCSD, nahm die Vorstellung von einem Wundermittel buchstäblich als sie beschloss, Microcannons Exploit Ultraschall um teensy Kugeln mit therapeutischen Wirkstoffen schießen bauen tief in erkranktes Gewebe. Sie beschrieb ihre Arbeit in einem jüngst veröffentlichten Papier im Journal ACS Nano.

Wir neigen dazu, Ultraschall in erster Linie medizinische imaging-Anwendungen zugeordnet, aber es ist seit langem für Forscher für verschiedene therapeutische Anwendungen von Interesse. Zum Beispiel kann die Hochfrequenz-Schallwellen lösen hartnäckige Plaque auf den Zähnen (es ist jetzt ein gemeinsames Instrument in der Zahnmedizin) und überzeugter Blutungen, besonders in den kleinen Gefäßen in lebenswichtigen Organen gefunden. Und es ist immer interessant für gezielte Medikamentenverabreichung.

Ultraschall eignet sich für diese Art der Sache, denn es weitgehend nicht-invasiv ist und die Ultraschallwellen auf spezifische Ziele, wie z. B. ein krebsartiger Tumor fokussiert werden können. Die Technik löst nicht nur die Freisetzung von Drogen eingehüllt in kleine Delivery-Pakete, die sogenannte Micellen – durch Scherung und Schockwellen erzeugt durch Luftblasen (bekannt als Kavitation) – es hilft auch die Droge, die tiefer in das Gewebe zu durchdringen, indem man die Zellmembranen leicht poröser.

Der erste Schritt für Wang und Esener war, die Microcannon zu bauen – keine leichte Aufgabe angesichts der Tatsache, dass er 5 Mikrometer misst, oder etwa der Dicke Spinnenseide. Die UCSD Wissenschaftler taten dies durch Stanzen von Löchern in einer Membran, wie Haut mit Poren, und dann sprühen das äußere der Löcher mit einer Beschichtung aus Graphen-Oxid, gefolgt von einer zweiten Beschichtung des Goldes.

Dann hatten sie die Kanone mit 1 Mikrometer Nanobullets (etwa die Größe des HIV-Virus) aus Kieselsäure und eingehüllt in ein flüssiges Gel "laden". Gel auch ein Perfluorocarbon (PFC) als Treibmittel enthalten – da ohne Treibgas, wie Sie die Kanone schießen zu tun? PFC beginnt zu verdampfen, wenn Sie es mit einem Ultraschall-Impuls sprengen, und dies erzeugt teensy Gasblasen, die rasch expandieren. Es ist die rasche Expansion, die "Feuer Nanobullets aus der Microcannon. Ohne die PFC wird nicht nur die Microcannon ausgelöst.

Die UCSD Wissenschaftler erfolgreich feuerte ihre Nanobullets in künstliches Gewebe, und festgestellt, dass diese Nanobullets wie vorausgesagt in ihren Simulationen, das Gewebe tiefer eindringen konnten.

In Zukunft werden Wang und Esener ballistischen diesesTool weiter entwickeln, dass es viele verschiedene Arten von Drogen und viele Medikamente auch gleichzeitige Lieferung liefern kann. Es ist auch möglich, solche Microcannons als nützlich für die Verwaltung der Impfstoffe erweisen könnte.

Referenzen:

Husseini, G.A und Pitt, W.G. (2008) "Micells und Nanopartikel für Ultraschall Drogen- und gen Lieferung" Adv. Medikament sein. Pfr. 60 1: 1137-1152

Soto, F. Et al. (2015) "akustische Microcannons: gegen fortgeschrittenen Mikro Ballistik" ACS Nano. Online-21. Dezember 2015 veröffentlicht.

[Via Nanowerk News]

Bilder: Soto Et Al./University of California, San Diego.