Nanotechnologie, Nanomedicine et le Design Rationnel des Systèmes de Distribution de New-Age

par Professeur Kostas Kostarelos

Professeur Kostas Kostarelos, Présidence de Nanomedicine ; Tête, Centre pour la Recherche d'Accouchement de Médicament, L'École de la Pharmacie, Université de Londres
Auteur Correspondant : kostas.kostarelos@pharmacy.ac.uk

Notre équipe Au Laboratoire de Nanomedicine dans le Centre pour la Recherche d'Accouchement de Médicament veut produire et diffuser des connaissances principales dans le domaine apparaissant du nanomedicine en rassemblant le génie biomédical, la pharmacologie et la nanotechnologie et leur traduction à la thérapeutique et aux diagnostics avancés et clinique-appropriés.

Notre objectif est le développement de la thérapeutique de roman, viable et pertinente basée sur la transformation des outils de nanotechnologie et des matériaux et de leur utilisation comme « médicament » ou « système de distribution ». De Tels composants comprennent l'ADN, l'ARN, les virus, les cellules souche, les radionucléides, les liposomes, les nanomaterials de carbone et d'autres nanomaterials (la tranche de temps pointille, fullerenes, nanohorns de carbone).

Les efforts de recherche ayant lieu dans Le Laboratoire de Nanomedicine établissent le lien entre les nanomaterials principaux concevant et le développement pharmaceutique vers la réalisation de thérapeutique avancé et des modalités d'imagerie. Notre mission est de frayer un chemin le tranchant et la discipline apparaissante du nanomedicine. Quelques exemples de quels systèmes nous avons développés aujourd'hui :

Dendrimeric Nanocontainers qui bloquent l'Angiogenèse dans le Cancer

Le Laboratoire de Nanomedicine récent a expliqué pour la première fois que les dendrimers (PLL) de poly-L-lysine peuvent montrer l'activité anti-angiogénique et bloquer la formation des vaisseaux sanguins récemment formés dans les tumeurs se développantes. Ceci a mené au délai de croissance tumorale d'un modèle murin agressif de mélanome et d'un volume sensiblement réduit de tumeur1. Dendrimers sont échelle en trois dimensions de nanomètre hyper-était branché les polymères qui ont été décrits par Don Tomalia in the mid 1980. Dendrimers ont été principalement utilisés comme nanocontainers des agents pour de petits médicaments, les macromolécules thérapeutiques et d'IRM représentation.

La structure de PLL-dendrimer et le réseau vasculaire de tumeur ont traité avec le contrôle (est parti) et le PLL-dendrimer (droit)1.

Un certain nombre de dendrimers ont été pré-cliniquement étudié pour afficher l'activité anti-angiogénique, mais cette activité inhérente n'avait pas été affichée précédemment in vivo ou après administration systémique. Dans cette étude, l'activité thérapeutique a été réalisée après injection intraveineuse du dendrimer sans nécessité de comprendre des médicaments ou d'autres agents thérapeutiques. Seulement deux injections intraveineuses du dendrimer de PLL étaient suffisantes pour retarder la croissance tumorale sans la toxicité systémique observée dans le foie, la rate et les reins. illustre que les nanocontainers de nouvelle génération peuvent offrir des activités biologiques inhérentes lorsque requis et au bon emplacement, comme dans les tumeurs agressives qui exigent la vascularisation élevée pour l'accroissement.

Nanotubes comme Nanoneedles pour des Cellules

Des nanotubes Chimiquement modifiés de carbone avec différents groupes fonctionnels ont été découverts pour pouvoir internaliser dans un grand choix de types de cellules, y compris des cellules humaines. Les nanotubes de Carbone ont affiché le potentiel car les systèmes de distribution et ce de neuf-âge est le functionalisation chimique qui est critique dans cette transformation car elle leur permet de devenir solubles dans l'eau, et pour cette raison capable être utilisé en fluides biologiques. Les nanotubes Chimiquement functionalised pouvaient croiser facilement des barrages de cellules en cellules mammifères, bactériennes et fongiques sans entraîner la mort cellulaire, et pouvaient même présenter des cellules dans les conditions qui gêneraient habituellement ce procédé2. Les Nanotubes capables d'agir en tant que matériaux cellule-pénétrants auront des avantages énormes. Le potentiel des nanotubes functionalised de carbone d'agir en tant que nanoneedles qui percent des membranes de plasma et transfèrent directement dans le cytoplasme sans entraîner les dégâts ou la mort de cellules est significatif pour un grand choix d'applications biomédicales et de biotechnologie.

Tandis Que le mécanisme réel par lequel les nanotubes functionalised sont repris par des cellules est encore peu clair, l'hypothèse avec laquelle l'équipe travaille est qu'ils percent simplement la cellule et déménagent en dedans. Quelques types de functionalisation ont incité une prise plus grande, mais c'était nullement une condition. Tous Les nanotubes functionalised ont été repris en grande partie. Le Laboratoire de Nanomedicine, en collaboration avec les laboratoires de Dr.A.Bianco chez le CNRS à Strasbourg, la France et Prof.M.Prato à Trieste, Italie, ont expérimenté avec des tentatives de livrer intracellulairement des petites molécules, des acides nucléiques et des agents de représentation. Si l'hypothèse de fonctionnement de l'équipe de recherche concernant la prise des nanotubes functionalised de carbone prouve correct, la technique pourrait offrir des avantages importants par rapport aux technologies d'accouchement actuelles de médicament. Les méthodes Traditionnelles d'accouchement (utilisant des liposomes par exemple) exploitent habituellement l'endocytose, mais s'arrêtent avant d'atteindre le cytoplasme laissant d'autres barrages pour le médicament à la lutte. Par des membranes de plasma de perforation et le droit d'entête au cytoplasme, le nanotube functionalised de carbone rencontre moins barrages biologiques et livre le médicament plus directement.

Enveloppes Virales Artificielles de Nanoengineering

La Thérapie génique concerne l'accouchement d'un gène fonctionnel par un vecteur dans des cellules cibles, ayant pour résultat un effet thérapeutique désiré. L'Adénovirus (Ad) a affiché la promesse grande dans la thérapie génique, toutefois clinique et in vivo les études ont indiqué des réactions immunogènes sévères et une accumulation et une expression du gène primordialement dans le foie ayant pour résultat le hepatotoxicity significatif. Nous essayons de surmonter ces limitations en concevant les enveloppes artificielles autour des virus non-enveloppés en permettant l'en kit d'un grand choix de molécules de lipide (zwitterionic, anionique, cationique, sensible) autour des capsids viraux3,4.

De Tels exercices dans le bureau d'études de nanoscale des vecteurs viraux de thérapie génique sont pensés pour offrir des importantes améliorations dans leur profil de sécurité en laissant également recibler et transfert de gène tissu-particulier. Les vecteurs de rétablissement Neuf pour des traitements génétiques et des vaccins sont actuel en cours de développement.

Hybrides de Point de Liposome-Quantum pour des Applications Thérapeutiques et Diagnostiques Combinatoires

Des points de Quantum (QD) sont explorés en biomédecine en tant que sondes fluorescentes des compartiments intracellulaires et pour la cellule étiquetant et cheminant in vivo.

Notre Laboratoire de Nanomedicine a développé deux types nouveaux de systèmes hybrides de vésicule de point de lipide-tranche de temps pour réaliser le biocompatibility amélioré et l'opportunité de développer des nanoparticles pour la représentation combinatoire (composant de point de tranche de temps) et les capacités thérapeutiques (de composant de vésicule). Le premier système liposome-DISTANCE DE SÉCURITÉ hybride a été conçu en permettant le petit (moins que 5nm de diamètre), noyau de CdSe/ZnS/DISTANCE DE SÉCURITÉ hydrophobes de shell à encastrer dans les bilayers de lipide de vésicule (L-QD)5. Le deuxième type se compose de plus grand (20-40nm de diamètre), DISTANCE DE SÉCURITÉ functionalized hydrophile et extérieure encapsulée à la phase aqueuse intérieure de liposome (f-DISTANCE DE SÉCURITÉ-l)6. Les Deux types d'hybrides de point de lipide-tranche de temps ont été affichés à avec succès étiquettent des cellules tumorales in vitro et in vivo. Nous croyons que les hybrides de liposome-nanoparticle de ce type utilisant un grand choix de nanoparticles (or, argent, fer, gadolinium) peuvent fournir un large éventail de systèmes de distribution liposome-basés de neuf-âge pour des buts thérapeutiques ou diagnostiques.


Références

1. Al-Jamal KT, GRAMMAGE d'Al-Jamal, Akerman S, Podesta JE, Yilmazer A, Turton JA, Bianco A, Vargesson N, Kanthou C, Florence À, GM de Tozer, Kostarelos K., activité Systémique d'antiangiogénique de dendrimer cationique de poly-L-lysine retarde la croissance tumorale. Proc Acad Sci ETATS-UNIS National. 2010, 107(9) : 3966-71.
2. Kostarelos K, Lacerda L, Pastorin G, Wu W, Wieckowski S, Luangsivilay J, Godefroy S, Pantarotto D, JP de Briand, Muller S, Prato M, Bianco A., prise Cellulaire des nanotubes functionalized de carbone est indépendant de groupe fonctionnel et de type de cellules. Nanotechnologie 2007 de Nature, 2(2) : 108-13.
3. Singh R, Al-Jamal KT, Lacerda L, Kostarelos K., enveloppes artificielles de lipide de Nanoengineering autour d'adénovirus par en kit. Nano 2008 d'ACS, 2(5) : 1040-50.
4. Singh R, Tian B, Kostarelos K., enveloppement Artificiel des virus nonenveloped : augmentant la tumeur d'adénovirus visant in vivo. FASEB J. 2008, 22(9) : 3389-402
5. Le GRAMMAGE d'Al-Jamal, Al-Jamal KT, Tian B, Lacerda L, Bomans PH, Frederik P.M., Kostarelos K., vésicules de bilayer de point de Lipide-Tranche de temps augmentent la prise et la retenue de cellule tumorale in vitro et in vivo. Nano d'ACS, 2008, 2(3) : 408-18
6. GRAMMAGE d'Al-Jamal, Al-Jamal KT, Bomans PH, Frederik P.M., Kostarelos K., hybrides de Functionalized-tranche de temps-point-Liposome en tant que nanoparticles multimodaux pour le cancer. Petit 2008, 4(9) : 1406-15.

Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Kostas Kostarelos (Université de Londres)

Date Added: May 25, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:20

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