There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nanotechnologie, Nanomedicine en het Rationele Ontwerp van de Systemen van de Levering van de nieuw-Leeftijd

door Professor Kostas Kostarelos

Professor Kostas Kostarelos, Stoel van Nanomedicine; Hoofd, Centrum voor het Onderzoek van de Levering van de Drug, de School van Apotheek, Universiteit van Londen
Overeenkomstige auteur: kostas.kostarelos@pharmacy.ac.uk

Ons team bij het Laboratorium Nanomedicine binnen het Centrum voor het Onderzoek van de Levering van de Drug wil fundamentele kennis op het nieuwe gebied van nanomedicine verwerven en verspreiden door biomedische techniek, farmacologie en nanotechnologie en hun vertaling aan geavanceerde, klinisch-relevante therapeutiek en diagnostiek samen te brengen.

Ons doel is de ontwikkeling van nieuwe, haalbare en efficiënte die therapeutiek op de transformatie van nanotechnologiehulpmiddelen en materialen en hun gebruik als of „drug“ of „leveringssysteem“ wordt gebaseerd. Dergelijke componenten omvatten DNA, RNA, virussen, stamcellen, radionucleïden, liposomes, koolstofnanomaterials en andere nanomaterials (quantumpunten, fullerenes, koolstof nanohorns).

De onderzoeksinspanningen die binnen het Laboratorium Nanomedicine plaatsvinden overbruggen het hiaat tussen fundamentele nanomaterialstechniek en farmaceutische ontwikkeling naar de totstandbrenging van geavanceerde therapeutische en weergavemodaliteiten. Onze opdracht moet de scherp-rand en de nieuwe discipline van nanomedicine de weg bereiden. Sommige voorbeelden van welke systemen die wij ons vandaag hebben ontwikkeld:

Dendrimeric Nanocontainers dat Angiogenese in Kanker blokkeert

Het Laboratorium Nanomedicine toonde onlangs voor het eerst aan dat poly-l-lysine (PLL)dendrimers anti-angiogenic activiteit kunnen tentoonstellen en de vorming van pas gevormd bloedvat blokkeren in het ontwikkelen van tumors. Dit heeft geleid tot de vertraging van de tumorgroei van agressieve rattenmelanoma model en beduidend verminderd tumorvolume1. Dendrimers is driedimensionele nanometerschaal hyper-vertakte polymeren die door Don Tomalia in het midden van de jaren '80 zijn beschreven. Dendrimers is hoofdzakelijk gebruikt als nanocontainers voor kleine drugs, therapeutische macromoleculen en MRI weergaveagenten.

PLL -PLL-dendrimer structuur en tumorvasculature met controle (links) wordt behandeld en (juiste die) PLL -PLL-dendrimer1.

Een aantal dendrimers zijn bestudeerd pre-klinisch om anti-angiogenic activiteit te tonen, maar deze inherente activiteit was niet getoond eerder in vivo of na systemisch beleid. In deze studie, werd de therapeutische activiteit na intraveneuze injectie van dendrimer zonder de behoefte bereikt om drugs of andere therapeutische agenten te omvatten. Slechts twee intraveneuze injecties van PLL dendrimer volstonden om de tumorgroei zonder systemische die giftigheid op te houden in de lever, de milt en de nieren wordt waargenomen. illustreert dat new-generation nanocontainers inherente biologische activiteiten kunnen aanbieden wanneer vereist en bij de juiste plaats, zoals in agressieve tumors die hoge vascularisation voor de groei vereisen.

Nanotubes als Nanoneedles voor Cellen

Werd de Chemisch gewijzigde koolstof nanotubes met verschillende functionele groepen ontdekt zich in een verscheidenheid van celtypes, met inbegrip van menselijke cellen kunnen eigen maken. De Koolstof heeft nanotubes potentieel als systemen getoond van de nieuw-leeftijdslevering en het is chemische functionalisation die in deze transformatie kritiek is aangezien het hen om in water oplosbaar toestaat te worden, en daarom bekwaam om in biologische vloeistoffen worden gebruikt. Functionalised Chemisch nanotubes konden celbarrières in zoogdier, bacteriële en schimmelcellen gemakkelijk kruisen zonder celdood te veroorzaken, en konden zelfs cellen in de omstandigheden ingaan die gewoonlijk dit proces zouden belemmeren2. Nanotubes geschikt om als cel-doordringende materialen zal te handelen enorme voordelen hebben. Het potentieel van functionalised koolstof nanotubes om dienst te doen als nanoneedles dat plasmamembranen doordringt en direct in cytoplasma zonder celschade overplaatst te veroorzaken of de dood voor een verscheidenheid van biomedische en biotechnologietoepassingen significant is.

Terwijl het daadwerkelijke mechanisme waardoor nanotubes functionalised door cellen nog onduidelijk is, de hypothese het team werkt waarmee is wordt opgenomen dat zij eenvoudig de cel doordringen en zich binnen bewegen. Sommige soorten functionalisation veroorzaakten een groter begrijpen, maar het was in geen geval een eerste vereiste. Allen functionalised nanotubes werden genomen tot een significante omvang. Het Laboratorium Nanomedicine, in samenwerking met de laboratoria van Dr.A.Bianco in CNRS in Straatsburg, Frankrijk en Prof.M.Prato in Triëst, Italië, heeft met pogingen geëxperimenteerd kleine molecules, nucleic zuren en weergaveagenten intracellulair om te leveren. Als de werkhypothese van het onderzoeksteam betreffende het begrijpen van functionalised blijkt de koolstof nanotubes correct, kon de techniek significante voordelen over de huidige technologieën van de druglevering aanbieden. De Traditionele leveringsmethodes die (liposomes gebruiken bijvoorbeeld) exploiteren gewoonlijk endocytosis, maar einde alvorens het cytoplasma te bereiken verlatend andere barrières voor de drug om door te vechten. Door plasma te doordringen membranen en de rubriek rechtstreeks aan het cytoplasma, functionalised koolstof nanotube ontmoet minder biologische barrières en directer levert de drug.

De Kunstmatige Virale Enveloppen van Nanoengineering

De therapie van het Gen impliceert de levering van een functioneel gen door een vector in doelcellen, resulterend in een gewenst therapeutisch effect. Adenovirus heeft (Ad) grote belofte in gentherapie getoond, nochtans hebben de klinische en in vivo studies strenge immunogene reacties en een overweldigende accumulatie en een genuitdrukking in de lever resulterend in significante hepatotoxicity gemeld. Wij proberen om deze beperkingen door techniek kunstmatige enveloppen te overwinnen rond niet-gewikkelde virussen door de zelf-assemblage van een verscheidenheid van lipidemolecules (zwitterionic, anionisch, van kationen, ontvankelijk) rond virale capsids toe te staan3,4.

Dergelijke oefeningen in nanoscaletechniek van worden de virale vectoren van de gentherapie verondersteld om significante verbeteringen van hun veiligheidsprofiel aan te bieden door ook toe te staan het opnieuw cibleren en weefsel-specifieke genoverdracht. De Nieuwe generatievectoren voor genetische therapie en de vaccins zijn momenteel in ontwikkeling.

De liposome-quantum Hybriden van de Punt voor Combinatorische Therapeutische & Kenmerkende Toepassingen

De Quantum punten worden (QD) in biogeneeskunde als fluorescente sondes van intracellular compartimenten en voor en cel onderzocht die in vivo etiketteren volgen.

Ons Laboratorium Nanomedicine heeft twee nieuwe types van de lipide-quantumsystemen van het punt hybride blaasje ontwikkeld om betere biocompatibility en de kans te bereiken om zich nanoparticles voor combinatorische weergave (quantumpuntcomponent) en therapeutische (blaasjecomponent) mogelijkheden te ontwikkelen. Het eerste hybride systeem liposome-QD werd gebouwd door klein toe te staan (minder dan 5nm in diameter), hydrophobic kern CdSe/ZnS/shell QD om binnen bilayers van het blaasjelipide worden ingebed (l-QD)5. Het tweede type bestaat uit groter (2040nm in diameter), hydrofiel, functionalized de oppervlakte QD bij de binnenliposome waterige fase wordt ingekapseld (F-QD-l dat)6. Beide types van lipide-quantumpunthybriden werden getoond om tumorcellen in vitro en in vivo met succes te etiketteren. Wij geloven dat de liposome -liposome-nanoparticlehybriden van dit type die een verscheidenheid van nanoparticles (gouden, zilveren, ijzer, gadolinium) gebruiken een brede waaier van nieuw-leeftijd op liposome-gebaseerde leveringssystemen voor therapeutische of kenmerkende doeleinden kunnen verstrekken.


Verwijzingen

1. Al-Jamal KT, al-Jamal GEWICHT, Akerman S, Podesta JE, Yilmazer A, Turton JA, Bianco A, Vargesson N, Kanthou C, Florence BIJ, Tozer GM, Kostarelos K., Systemische antiangiogenic activiteit van de de tumorgroei van kationen van poly-l-lysine dendrimer vertragingen. Natl Acad Sc.i van Proc de V.S. 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., Cellulair begrijpen van functionalized koolstof nanotubes is onafhankelijk van functioneel groep en celtype. De Nanotechnologie 2007 van de Aard, 2(2): 108-13.
3. Singh R, al-Jamal KT, Lacerda L, Kostarelos K., Nanoengineering kunstmatige lipideenveloppen rond adenovirus door zelf-assemblage. ACS Nano 2008, 2(5): 1040-50.
4. Singh R, Tian B, Kostarelos K., Kunstmatige envelopment van nonenveloped virussen: verbeterend adenovirus tumor die in vivo richten. FASEB J. 2008, 22(9): 3389-402
5. Al-Jamal het GEWICHT, al-Jamal KT, Tian B, Lacerda L, Bomans PH, Frederik PM, Kostarelos K., lipide-Quantumpunt bilayer blaasjes verbetert in vivo het begrijpen en het behoud van de tumorcel in vitro en. Nano ACS, 2008, 2(3): 408-18
6. Al-Jamal GEWICHT, al-Jamal KT, Bomans PH, Frederik PM, Kostarelos K., functionalized-quantum-punt-Liposome hybriden als multimodale nanoparticles voor kanker. Kleine 2008, 4(9): 1406-15.

Copyright AZoNano.com, Professor Kostas Kostarelos (Universiteit van Londen)

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

Last Update: 14. June 2013 01:16

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit