Cercetare: Inspirați mai bine cu „porumb”

Cercetătorii dezvoltă vehicule de administrare a medicamentelor în formă de porumb pentru inhalare.

Arată ca un știulet de porumb, este la fel de mic ca o bacterie și poate livra un ingredient activ direct în celulele pulmonare: vehiculul în formă de cilindru pentru medicamente pe care cercetătorii de la Universitatea Saarland l-au dezvoltat împreună cu Institutul Leibniz pentru Materiale Noi și Universitatea din Marburg, poate fi inhalat. Prof. Marc Schneider și echipa sa folosesc propriile mijloace de apărare ale corpului: macrofagele mănâncă inofensivul "nano porumb" și eliberează ingredientul activ pe care îl conține.

Dacă un agent este inhalat, ingredientul activ trebuie mai întâi să depășească obstacolele din plămâni pe care corpul le-a construit pentru a-l proteja împotriva virușilor, bacteriilor sau particulelor precum funingina diesel - de exemplu mucusul din căile respiratorii. Pentru ca medicamentul să nu se blocheze acolo, cercetătorii au dezvoltat un sistem de transport care transportă în mod fiabil un ingredient activ în celulele pulmonare. „Particulele în formă de tijă sunt respirabile. De asemenea, oferă un volum mare pentru încărcătura care trebuie transportată ”, explică Schneider.

Cilindrii cu structura asemănătoare porumbului au o dimensiune de 10.000 x 3.000 nanometri, aproximativ de mărimea unei bacterii. Aceasta înseamnă că acestea sunt, de asemenea, în meniul fagocitelor sistemului imunitar. Dimensiunea lor este de așa natură încât ajung în țesutul pulmonar profund atunci când sunt inhalate. În plus, folosim dimensiunea pentru a ne asigura că numai celulele imune, în special macrofagele, ocupă transportorul ”, explică Schneider. Fagocitele mănâncă „nano porumb”. Prin procesele lor digestive, eliberează substanța activă transportată în ea: în mod specific, această substanță activă constă din ADN plasmidic, care influențează funcția macrofagelor. „Comenzile” conținute în acestea reprogramează celulele imune în așa fel încât să poată declanșa efectul terapeutic și să contribuie la vindecare. „Nano porumbul” asigură faptul că această sarcină este livrată exact la tipul corect de celulă.

Pentru a le face, Schneider și echipa sa umplu particule într-un nano-șablon în formă de tijă cu o mulțime de găuri mici: la fel ca și cum ar fi turnat aluat într-o formă de tort. Se creează un nanotub cu multe sfere mici. Pentru a preveni căderea sa, cercetătorii lipesc moleculele împreună strat cu strat și, în același timp, coacă și substanțele active farmaceutic. Când șablonul de membrană se dizolvă mai târziu, rămâne transportorul în formă de porumb complet încărcat.

Pentru a arăta că micile sisteme purtătoare își livrează sarcina către celulele pulmonare, oamenii de știință au încărcat „nano-porumbul” cu material genetic care conține planul pentru ceea ce este cunoscut sub numele de luciferază: această enzimă provoacă bioluminescență. Dacă celula preia „nano porumbul” cu această încărcare, produce această enzimă și se aprinde. După transportul reușit, cercetătorii au reușit să detecteze strălucirea din celule.

Transportorul de substanță activă este încă subiectul cercetării de bază, dar cercetătorii îl dezvoltă în continuare pentru o utilizare ulterioară în terapie - de exemplu în terapia cu fibroză chistică. EB

Sursa: Mцhwald M, Pinnapireddy SR, Wonnenberg B și colab.: Adv Healthc Mater 2017; 6 (20). DOI: 10.1002/adhm.201700478.