새롭 나이 전달계의 나노 과학, Nanomedicine 및 합리적인 디자인

교수에 의하여 Kostas Kostarelos

Kostas Kostarelos 의 Nanomedicine의 의자 교수; 헤드, 약 납품 연구를 위한 센터, 약학, 런던 대학교의 학교
대응 저자: kostas.kostarelos@pharmacy.ac.uk

약 납품 연구를 위한 센터 내의 Nanomedicine 실험실에 우리의 팀은 향상되고, 임상 관련된 치료학 및 진단에 생물 의학 기술설계, 약학 및 나노 과학 및 그들의 번역 소집해서 nanomedicine의 나오는 필드에 있는 기본적인 지식을 생성하고 전파하고 싶습니다.

우리의 목표는 "약" 또는 "전달계"로 나노 과학 공구 및 물자 및 그들의 사용의 전이에 근거를 둔 소설, 실행 가능하고 및 효과적인 치료학의 발달입니다. 그 같은 분대는 DNA, RNA, 바이러스, 줄기 세포, 방사성 핵종, 리포솜, 탄소 nanomaterials 및 그밖 nanomaterials (양은 의 fullerenes, 탄소 nanohorns 점을 찍습니다)를 포함합니다.

Nanomedicine 실험실 안에서 일어나는 연구 노력은 설계하는 기본적인 nanomaterials와 향상된 치료와 화상 진찰 양식의 현실화로 약제 발달 사이 간격을 메우고 있습니다. 우리의 임무는 nanomedicine의 최첨단과 나오는 훈련을 개척하기 위한 것입니다. 무슨 시스템을 우리가 오늘 개발한의 몇몇 보기:

Dendrimeric Nanocontainers 암에 있는 Angiogenesis를 막는

Nanomedicine 실험실은 최근에 많 L 리진 dendrimers가 반대로 angiogenic 활동을 (PLL) 전시하고 발전 종양에 있는 새로 설립하는 혈관의 대형을 막을 수 있다는 것을 처음으로 설명했습니다. 이것은 공격적인 쥐과 흑색종 모형 및 현저하게 감소된 종양 양의 종양 성장 지연으로 이끌어 냈습니다1. Dendrimers는 3차원 나노미터 가늠자 중합체 하이퍼 분기했습니다 1980 년대 중반에 있는 단 Tomalia에 의해 기술된입니다. Dendrimers는 작은 약, 치료 고분자 및 MRI 화상 진찰을 위해 nanocontainers로 주로 에이전트 사용되었습니다.

PLL-dendrimer 구조물과 종양 맥관 구조는 통제 (떠났습니다)와 (맞은) PLL-dendrimer로 취급했습니다1.

다수 dendrimers는 반대로 angiogenic 활동을 보여주기 위하여 pre-clinically 공부되었습니다, 그러나 이 고유한 활동은 VIVO에서 또는 조직 행정 후에 이전에 보이지 않았었습니다. 이 연구 결과에서는, 치료 활동은 약 또는 그밖 치료 에이전트를 포함하는 필요 없이 후에 dendrimer의 정맥 주입 달성되었습니다. PLL dendrimer의 단지 2개의 정맥 주입만 간, 비장 및 신장에서 관찰된 조직 독성 없이 종양 성장을 지체시키게. 필수 그리고 성장을 위해 높은 vascularisation를 요구하는 공격적인 종양에서와 같은 적당한 위치에 언제든지 새롭 발생 nanocontainers가 고유한 생물 활성도를 제안할 수 있다는 것을 설명합니다.

세포를 위한 Nanoneedles로 Nanotubes

작용기 여러가지 화학적으로 변경된 탄소 nanotubes는 인간 세포를 포함하여 다양한 세포 모형에서, 내면화할 수 있을 위하여 발견되었습니다. 탄소 nanotubes는 수용성에 되기 주기 때문에 새롭 나이 전달계와 이 전이에서 중요한, 및 그러므로 생물학 액체에서 사용될 수 있습니다 화학 functionalisation이기 때문에 잠재력을 보여주었습니다. 화학적으로 functionalised nanotubes는 쉽게 세포 죽음을 일으키는 원인이 되기 없이 포유류의, 세균성과 버섯 모양 세포에 있는 세포 방벽을 교차할 수 있고, 일반적으로 이 프로세스를 방해할 조건 하에서 세포를 입력할 수 있습니다 조차2. 세포 관통 물자로 작동 가능할 것이 Nanotubes에는 거창한 이점이 있을 것입니다. functionalised 탄소 nanotubes의 잠재력은 원형질막을 관통하고 세포질로 세포 손상 또는 죽음을 일으키는 원인이 되기 없이 직접 장소를 옭기는 nanoneedles로 작동하는 다양한 생물 의학과 생물공학 응용을 위해 중요합니다.

functionalised nanotubes가 세포에 의해 채택되는 실제적인 기계장치가 아직도 불분명한 동안, 팀이 작동하고 있는 가설은 단순히 세포를 관통하고 안에서 움직이다 입니다. 어떤 종류의 functionalisation는 더 중대한 통풍관을 자극했습니다, 그러나 절대로 전제조건. 모든 functionalised nanotubes는 중요한 넓이에 채택되었습니다. 스트라스부르그에 있는 CNRS에 Dr.A.Bianco의 실험실과 협력하여 Nanomedicine 실험실은, 트리에스테, 세포내로 작은 분자, 핵산 및 화상 진찰 에이전트를 투발하는 시도로 이탈리아에 있는 프랑스 그리고 Prof.M.Prato, 실험했습니다. functionalised 탄소 nanotubes의 통풍관에 대하여 연구단의 작업 가설이 정확한 증명하는 경우에, 기술은 현재 약 납품 기술에 중요한 이점을 제안할 수 있었습니다. 전통적인 납품 방법은 일반적으로 (예를 들면 리포솜을 사용하는) endocytosis를 개발하고, 그러나 전투에게 약을 위한 그밖 방벽을 처음부터 끝까지 맡기는 세포질을 도달하기 전에 중단합니다. 세포질에 똑바로 관통 원형질막 그리고 표제에 의하여, functionalised 탄소 nanotube는 몇몇 생물학 방벽에 직면하고 약을 직접 투발합니다.

Nanoengineering 인공적인 바이러스성 봉투

유전자 치료는 요구한 치료 효력의 결과로 표적 세포로 선그림에 의하여 기능적인 유전자의 납품을, 관련시킵니다. 아데노비루스는 (Ad) 유전자 치료에 있는 임상과 생체 조건 연구 결과가 중요한 hepatotoxicity의 결과로 간에 있는 가혹한 면역성 반응 및 압도적으로 축적 및 유전자 발현을 보고했다 그러나, 중대한 약속을 보여주었습니다. 우리는 바이러스성 capsids의 주위에 다양한 지질 분자 (zwitterionic, 음이온, 양이온, 대답하는)의 각자 집합을 허용해서 비 포위한 바이러스의 주위에 인공적인 봉투를 설계해서 이 제한을 극복하는 것을 시도하고 있습니다3,4.

바이러스성 유전자 치료 선그림의 nanoscale 기술설계에 있는 그 같은 운동은 또한 재 표적으로 하고는 및 조직 특정 유전자 이동 허용해서 그들의 안전 단면도에 있는 중요한 개선을 제안하고 생각됩니다. 유전 치료 및 백신을 위한 새로운 세대 선그림은 발달의 밑에 지금 있습니다.

Combinatory 치료 & 진단 응용을 위한 리포솜 Quantum 점 잡종

Quantum 점은 (QD) 세포내 격실의 그리고 VIVO에서 레테르를 붙이고 추적하는 세포를 위한 형광성 탐사기로 생물 의학에서 탐구되고 있습니다.

Nanomedicine 우리의 실험실은 지질 양 점 잡종 소포 시스템의 2가지의 비발한 combinatory 화상 진찰 (양 점 분대) 및 치료 (소포 분대) 기능을 위한 nanoparticles를 개발하는 향상한 biocompatibility 및 기회를 달성하기 위하여 모형을 개발했습니다. 첫번째 리포솜 QD 혼성 시스템은 (직경에 있는 5nm 보다는 더 적은), 소포 지질 bilayers (L-QD) 안에서 끼워넣어질 소수성 CdSe/ZnS 코어/쉘 QD 작았던 허용해서 설계되었습니다5. 두번째 모형은 더 크로 (직경에 있는 20-40nm), 안 리포솜 수성 단계 (f QD L)에 캡슐에 넣어진 친수성의, 지상 functionalized QD 이루어져 있습니다6. 지질 양 점 잡종의 두 모형에 의하여 성공에 레테르를 붙입니다 종양 세포가 생체외이라고 VIVO에서 보이고. 우리는 다양한 nanoparticles (금, 은, 철, 가돌리늄)를 사용하여 이 모형의 리포솜 nanoparticle 잡종이 치료 진단 목적을 새롭 나이에 의하여 리포솜 기지를 둔 전달계의 광범위를 제공할 수 있다는 것을 믿습니다.


참고

1. 알루미늄 Jamal KT 의 알루미늄 Jamal 무게, Akerman S, Podesta JE, Yilmazer A, Turton JA, Bianco A, Vargesson N, Kanthou C, 피렌체는에, Tozer GM, Kostarelos K., 양이온 많 L 리진 dendrimer의 조직 antiangiogenic 활동 종양 성장을 연기합니다. Proc 국제적인 Acad Sci 미국. 2010년, 107(9): 3966-71.
2. Kostarelos K, Lacerda L, Pastorin G, 우 W, Wieckowski S, Luangsivilay J, Godefroy S, Pantarotto D, Briand JP 의 막자 S, Prato M, Bianco A.는, functionalized 탄소 nanotubes의 셀 방식 통풍관 작용기 및 세포 모형의 무소속자입니다. 성격 나노 과학 2007년, 2(2): 108-13.
3. Singh R 의 알루미늄 Jamal KT, Lacerda L, Kostarelos K. 의 Nanoengineering 각자 집합 에의한 아데노비루스의 주위에 인공적인 지질 봉투. ACS Nano 2008년, 2(5): 1040-50년.
4. Singh R, Tian B, Kostarelos K. 의 nonenveloped 바이러스의 인공적인 봉함: VIVO에서 표적으로 하는 아데노비루스 종양 강화. FASEB J. 2008년, 22(9): 3389-402
5. 알루미늄 Jamal 무게, 알루미늄 Jamal KT, Tian B, Lacerda L, Bomans PH, Frederik PM, Kostarelos K. 의 지질 양 점 bilayer 소포는 종양 세포 통풍관과 보유를 생체외에서 그리고 VIVO에서 강화합니다. , 2008년 Nano, ACS 2(3): 408-18
6. 알루미늄 Jamal 무게, 알루미늄 Jamal KT, Bomans PH, Frederik PM, Kostarelos K. 의 암을 위한 multimodal nanoparticles로 Functionalized 양 점 리포솜 잡종. 작은 2008년, 4(9): 1406-15년.

, 저작권 AZoNano.com Kostas Kostarelos (런던 대학교) 교수

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

Last Update: 14. June 2013 01:35

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