Nanotecnologia, Nanomedicine e la Progettazione Razionale dei Delivery System di New-Age

dal Professor Kostas Kostarelos

Il Professor Kostas Kostarelos, Presidenza di Nanomedicine; Testa, Centro per Ricerca di Consegna della Droga, Il Banco della Farmacia, Università di Londra
Autore Corrispondente: kostas.kostarelos@pharmacy.ac.uk

Il Nostro gruppo Al Laboratorio di Nanomedicine all'interno del Centro per la Ricerca della Consegna della Droga vuole generare e diffondere la conoscenza fondamentale nel campo di emergenza del nanomedicine riunendo l'assistenza tecnica biomedica, farmacologia e nanotecnologia e la loro traduzione a terapeutica ed a sistemi diagnostici avanzati e clinico-pertinenti.

Il Nostro scopo è lo sviluppo di terapeutica possibile ed efficace del romanzo, basata sulla trasformazione degli strumenti di nanotecnologia e dei materiali e del loro uso come “la droga„ o “il delivery system„. Tali componenti includono il DNA, il RNA, i virus, le cellule staminali, i radionuclidi, i liposomi, i nanomaterials del carbonio ed altri nanomaterials (quantum punteggia, fullerenes, nanohorns del carbonio).

Gli sforzi di ricerca che hanno luogo all'interno Del Laboratorio di Nanomedicine stanno colmando la lacuna fra i nanomaterials fondamentali che costruiscono e lo sviluppo farmaceutico verso la realizzazione delle modalità avanzate della rappresentazione e terapeutiche. La Nostra missione è di aprire la strada alla disciplina di avanguardia ed emergente del nanomedicine. Alcuni esempi di che sistemi abbiamo messo a punto oggi:

Dendrimeric Nanocontainers che blocca l'Angiogenesi nel Cancro

Il Laboratorio di Nanomedicine recentemente ha dimostrato per la prima volta che i dendrimers (PLL) della poli-L-lisina possono esibire l'attività anti-angiogenica e bloccare la formazione di vasi sanguigni formati di recente in tumori di sviluppo. Ciò piombo alla mora di crescita del tumore di un modello murino aggressivo del melanoma e di un volume significativamente diminuito del tumore1. Dendrimers è disgaggio tridimensionale di nanometro iper-si è ramificato polimeri che sono stati descritti da Don Tomalia in the mid 1980. Dendrimers pricipalmente è stato usato come nanocontainers per le piccole droghe, le macromolecole terapeutiche ed agenti della rappresentazione di MRI.

Il sistema vascolare della struttura e del tumore di PLL-dendrimer ha trattato con controllo (ha andato) e il PLL-dendrimer (destra)1.

Una serie di dendrimers sono stati pre--clinico studiato per mostrare l'attività anti-angiogenica, ma questa attività inerente non era stata indicata precedentemente in vivo o dopo amministrazione sistematica. In questo studio, l'attività terapeutica è stata raggiunta dopo che iniezione endovenosa del dendrimer senza la necessità di includere le droghe o altri agenti terapeutici. Soltanto due iniezioni endovenose del dendrimer di PLL erano sufficienti per ritardare la crescita del tumore senza la tossicità sistematica osservata nel fegato, nella milza e nei reni. illustra che i nanocontainers di nuova generazione possono offrire le attività biologiche inerenti quando richiesto ed alla giusta posizione, quali nei tumori aggressivi che richiedono l'alto vascularisation per la crescita.

Nanotubes come Nanoneedles per le Celle

I nanotubes Chimicamente modificati del carbonio con differenti gruppi funzionali sono stati scoperti per potere interiorizzare in vari tipi delle cellule, compreso le cellule umane. I nanotubes del Carbonio hanno indicato il potenziale poichè i delivery system e dell'nuovo-età è il functionalisation chimico che è critico in questa trasformazione poichè li permette di diventare solubili in acqua e quindi capace di essere utilizzato in liquidi biologici. I nanotubes Chimicamente functionalised potevano attraversare facilmente le barriere delle cellule in celle mammifere, batteriche e fungose senza causare la morte delle cellule e potevano anche registrare le celle nelle circostanze che avrebbero ostacolato solitamente questo trattamento2. Nanotubes capace di fungere da materiali cella-penetranti presenterà i vantaggi tremendi. Il potenziale dei nanotubes functionalised del carbonio di fungere da nanoneedles che perforano le membrane di plasma e spostano direttamente in citoplasma senza causare il danno o la morte delle cellule è significativo per varie applicazioni di biotecnologia e biomediche.

Mentre il meccanismo reale da cui i nanotubes functionalised sono presi dalle celle è ancora poco chiaro, l'ipotesi cui il gruppo sta lavorando con è che perforano semplicemente la cella e si muovono dentro. Alcuni tipi di functionalisation hanno richiesto un maggior assorbimento, ma era in nessun caso un presupposto. Tutti I nanotubes functionalised sono stati presi in gran parte. Il Laboratorio di Nanomedicine, in collaborazione con i laboratori di Dr.A.Bianco al CNRS a Strasburgo, la Francia e Prof.M.Prato a Trieste, Italia, ha sperimentato con i tentativi intracellulare di consegnare le piccole molecole, gli acidi nucleici e gli agenti della rappresentazione. Se l'ipotesi di lavoro del gruppo di ricerca per quanto riguarda la comprensione dei nanotubes functionalised del carbonio prova corretto, la tecnica potrebbe offrire i vantaggi significativi sopra le tecnologie di consegna correnti della droga. I metodi Tradizionali della consegna (facendo uso dei liposomi per esempio) sfruttano solitamente il endocytosis, ma si fermano prima del raggiungimento del citoplasma che affida altre barriere per la droga alla lotta da parte a parte. Dalle membrane e dall'abbattimento di plasma di piercing diritto al citoplasma, il nanotube functionalised del carbonio incontra meno barriere biologiche e consegna la droga più direttamente.

Buste Virali Artificiali di Nanoengineering

La Terapia genica comprende la consegna di un gene funzionale da un vettore nelle cellule bersaglio, con conseguente effetto terapeutico desiderato. L'Adenovirus (Ad) ha indicato la grande promessa nella terapia genica, comunque clinico e in vivo gli studi hanno riferito le risposte immunogene severe e una capitalizzazione e un'espressione genica in modo schiacciante nel fegato con conseguente epatotossicità significativa. Stiamo tentando di sormontare queste limitazioni costruendo le buste artificiali intorno ai virus non avvolti permettendo l'auto-assembly di varie molecole del lipido (zwitterionic, anionico, cationico, rispondente) intorno ai capsids virali3,4.

Tali esercizi nell'assistenza tecnica del nanoscale dei vettori virali di terapia genica sono pensati per offrire i miglioramenti significativi nel loro profilo di sicurezza concedendo anche ridesignare come bersaglio e trasferimento tessuto-specifico del gene. I vettori della Nuova generazione per le terapie genetiche ed i vaccini sono corrente in sviluppo.

Ibridi del Punto di Liposoma-Quantum per le Applicazioni Terapeutiche & Diagnostiche Combinatorie

I punti di Quantum (QD) stanno esplorandi in biomedicina come sonde fluorescenti dei compartimenti intracellulari e per la cella che contrassegna e che tiene la carreggiata in vivo.

Il Nostro Laboratorio di Nanomedicine ha sviluppato due tipi novelli di sistemi ibridi della vescicola del punto di lipido-quantum per raggiungere la biocompatibilità migliore e l'opportunità sviluppare le nanoparticelle per la rappresentazione combinatoria (componente del punto di quantum) e (le capacità terapeutiche della componente della vescicola). Il primo sistema ibrido liposoma-QD è stato costruito concedendo piccolo (di meno che 5nm di diametro), memoria di CdSe/ZnS/QD idrofobi dello shell da incassare all'interno dei doppii strati lipidici della vescicola (L-QD)5. Il secondo tipo consiste di più grande (20-40nm di diametro), QD functionalized idrofilo e di superficie incapsulato alla fase acquosa del liposoma interno (f-QD-l)6. Entrambi I tipi di ibridi del punto di lipido-quantum sono stati indicati a con successo contrassegnano le celle del tumore in vitro e in vivo. Crediamo che gli ibridi di liposoma-nanoparticella di questo tipo facendo uso di varie nanoparticelle (oro, argento, ferro, gadolinio) possano fornire una vasta gamma adi delivery system basati a liposoma dell'nuovo-età per gli scopi terapeutici o diagnostici.


Riferimenti

1. Al-Jamal KT, PESO di Al-Jamal, Akerman S, Podesta JE, Yilmazer A, Turton JA, Bianco A, Vargesson N, Kanthou C, Firenze A, GM di Tozer, Kostarelos K., attività antiangiogenic Sistematica del dendrimer cationico della poli-L-lisina ritarda la crescita del tumore. Proc Acad Sci S.U.A. Nazionale. 2010, 107(9): 3966-71.
2. Kostarelos K, Lacerda L, Pastorin G, Wu W, Wieckowski S, Luangsivilay J, Godefroy S, Pantarotto D, Briand JP, Muller S, Prato M., Bianco A., comprensione Cellulare dei nanotubes functionalized del carbonio è indipendente dal gruppo funzionale e dal tipo delle cellule. Nanotecnologia 2007 della Natura, 2(2): 108-13.
3. Singh R, Al-Jamal KT, Lacerda L, Kostarelos K., buste artificiali del lipido di Nanoengineering intorno all'adenovirus tramite auto-assembly. ACS 2008 Nano, 2(5): 1040-50.
4. Singh R, Tian B, Kostarelos K., avvolgimento Artificiale dei virus nonenveloped: migliorando il tumore dell'adenovirus che mira in vivo. FASEB J. 2008, 22(9): 3389-402
5. Il PESO di Al-Jamal, Al-Jamal il KT, il Tian la B, Lacerda la L, Bomans il PH, Frederik il PM, Kostarelos il K., vescicole di doppio strato del punto di Lipido-Quantum migliora l'assorbimento e la conservazione delle cellule del tumore in vitro e in vivo. ACS Nano, 2008, 2(3): 408-18
6. PESO di Al-Jamal, Al-Jamal KT, Bomans PH, Frederik PM, Kostarelos K., ibridi del Functionalized-quantum-punto-Liposoma come nanoparticelle multimodali per cancro. Piccolo 2008, 4(9): 1406-15.

Copyright AZoNano.com, il Professor Kostas Kostarelos (Università di Londra)

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

Last Update: 14. June 2013 01:28

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