Новое исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, ответило на давний вопрос, который может привести к созданию более совершенных средств доставки лекарств: как форма наночастиц влияет на перемещение через клетку.«Мы впервые смогли показать, что наночастицы в форме палочек и червей были более эффективны, чем сферические наночастицы при преодолении внутриклеточных барьеров, и это позволило им проникнуть в ядро клетки», — говорит ведущий автор UNSW доктор Элизабет. Hinde.
Исследование было проведено химиками, инженерами и медицинскими исследователями из UNSW в сотрудничестве между Центром передового опыта в области передовой молекулярной визуализации Австралийского исследовательского совета и Центром передового опыта в области био-нано-науки Австралийского исследовательского совета. Оба центра расположены в Университете Монаша, а исследовательские центры — в UNSW в Сиднее.Команда впервые применила новый метод микроскопии для доставки лекарств, который позволил им отслеживать движение наночастиц разной формы через одну культивируемую раковую клетку с очень высоким временным и пространственным разрешением.
Используя этот метод, исследователи смогли точно определить, где высвобождаются лекарства и как они распространяются по клетке.Они обнаружили, что лекарство от рака, доксорубицин, было наиболее эффективным, когда оно могло пробить сильный, но пористый клеточный барьер, защищающий ядро - центр контроля клетки. Важно отметить, что они обнаружили, что форма наночастиц влияет на то, насколько хорошо лекарство преодолевает барьер.
Доктор Хинде, младший исследователь Центра визуализации, говорит, что исследователи ранее могли видеть общее распределение своих наночастиц по клетке, но не имели инструментов микроскопии, чтобы понять, как была установлена эта локализация — ключевое ограничение в доставке лекарств. исследовать.
«Вам нужно знать, как объекты прибывают в свой конечный пункт назначения, чтобы нацелить их туда. Теперь у нас есть инструмент для отслеживания этого невероятного путешествия к центру клетки. Это означает, что другие исследовательские группы могут использовать его для оценки своих наночастиц и лекарств. системы доставки.«Они смогут решить, как настроить свои частицы так, чтобы они достигли ядра или других структур в клетке, и измерить, куда сбрасывается груз.
Раньше это было невозможно».Форма будущего: стержень, червяк или сфера?Полимерные наночастицы будут играть жизненно важную роль в будущем медицины: эти сверхмалые частицы могут нести лекарства, которые помогают атаковать и убивать раковые клетки, выборочно доставлять лекарства туда, где они необходимы, и обеспечивать прорыв в диагностике заболеваний и визуализации.
Инженеры UNSW изготовили четыре типа наночастиц: один в форме стержня, второй в виде червя и два сферических формы. Они были помечены флуоресцентными метками и инкубированы в раковых клетках.
Объединив новый подход флуоресцентной микроскопии с некоторым статистическим анализом, команда смогла создать четкую картину того, как каждая частица проходит через клетку.В то время как сферические частицы блокировались ядерной оболочкой, стержень и червеобразные частицы могли проходить сквозь них. Это обеспечивает путь для развития частиц, которые могут избирательно нацеливаться и убивать раковые клетки, не нанося вреда здоровым.
Доктор Хайнде объясняет: «Раковые клетки имеют другую внутреннюю архитектуру, чем здоровые клетки. Если мы сможем точно настроить размеры этих стержневидных наночастиц, чтобы они проходили только через клеточные барьеры в раковых клетках, а не через здоровые клетки, мы можем уменьшить некоторые побочных эффектов химиотерапии ».Возможности для других исследовательских групп«Влияние на эту область огромно, — говорит профессор Scientia Джастин Гудинг из UNSW и Центра передового опыта в области био-нано-науки ARC. «Это дает нам возможность заглянуть внутрь клетки, увидеть, что делают частицы, и сконструировать их так, чтобы они делали именно то, что мы хотим».«И это не только благодаря микроскопу, но и информации и данных, которые мы можем извлечь из новых процедур анализа, которые мы разработали.
Если другие исследовательские группы смогут узнать, как проводить этот анализ, они смогут использовать оборудование, уже находящееся в их лаборатории и приступайте к работе завтра », — говорит профессор Гудинг. «Люди внезапно увидят, что они могут получать всевозможную новую информацию о своих частицах».Вскоре исследователи будут сотрудничать с доктором Джоном МакГи из UNSW Art.
Дизайн, сочетающий в себе научные данные, изображения с микроскопов и компьютерную анимацию для создания визуализации внутренней части человеческих клеток и кровеносных сосудов в виртуальной реальности.Работы позволяют исследователям визуализировать и совершать пешеходные VR-туры по телу и могут помочь ускорить процесс разработки лекарств.