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纳米技术、 Nanomedicine 和新年龄送货系统合理的设计

由 Kostas Kostarelos 教授

Kostas Kostarelos, Nanomedicine 椅子教授; 题头,药物发运研究中心药房伦敦大学学校
对应的作者: kostas.kostarelos@pharmacy.ac.uk

我们的在 Nanomedicine 实验室的小组在药物发运研究中心内要通过带来生物医学工程生成和传播在 nanomedicine 的涌现的域的根本知识、药理和纳米技术和他们的转换到先进,临床相关治疗学和诊断。

我们的目标是在纳米技术工具和材料和他们的使用的转换基础上的小说,可行和有效治疗学的发展作为这种 ‘药物’或 ‘送货系统’。 这样要素包括脱氧核糖核酸、核糖核酸、病毒、干细胞、放射性核素、脂质体、碳 nanomaterials 和其他 nanomaterials (数量加点,球碳,碳 nanohorns)。

进行在 Nanomedicine 实验室内的研究工作缩小设计根本的 nanomaterials 和配药发展之间的差距往先进的治疗和想象形式的认识。 我们的任务是作早期工作在 nanomedicine 最尖端和涌现的学科。 什么系统的有些示例我们今天开发了:

Dendrimeric 阻拦在巨蟹星座的血管形成的 Nanocontainers

Nanomedicine 实验室第一次最近显示出,多 L 赖氨酸 (PLL) dendrimers 可能陈列反 angiogenic 活动和阻拦新形成的血管的形成在开发的肿瘤的。 这导致了肿瘤一个积极的鼠科黑瘤设计和显著减少的肿瘤数量的增长延迟1。 Dendrimers 是三维毫微米缩放比例超分支是由唐 Tomalia 描述了的在 20 世纪 80 年代中期的聚合物。 Dendrimers 主要使用了作为 nanocontainers 为小的药物、治疗大分子和 MRI 想象作用者。

PLL-dendrimer 结构和肿瘤脉管系统对待与控制 (离开) 和 PLL-dendrimer (正确)1

是被学习的前临床显示反 angiogenic 活动的一定数量的 dendrimers,但是此内在的活动未显示以前体内或在系统管理以后。 在此研究中,这个治疗活动达到,在 dendrimer 的静脉注射,不用需要包括药物或其他治疗作用者后。 仅 PLL dendrimer 的二种静脉注射是满足减速肿瘤增长没有在肝脏、脾脏和肾脏观察的系统有毒。 说明新产生的 nanocontainers 可能提供内在的生物活动,每当必需和在正确的地点,例如为增长要求高 vascularisation 的积极的肿瘤的。

作为 Nanoneedles 的 Nanotubes 细胞的

化工在各种各样的细胞类型发现用不同的官能团的被修改的碳 nanotubes 能向内,包括人类细胞。 碳 nanotubes 显示了潜在,因为新年龄送货系统和它 是重要的在此转换的化工 functionalisation,因为它给他们变得溶于水,并且能用于生物流体。 化工 functionalised nanotubes 能容易地克服在哺乳动物,细菌和霉菌细胞的细胞障碍,无需导致细胞死亡,并且甚而能在通常将妨害此进程的情况下输入细胞2。 Nanotubes 能够作为细胞渗透的材料将有极大的好处。 functionalised 碳 nanotubes 潜在作为刺穿质膜并且改变的位置直接地到细胞质,无需导致细胞损坏或死亡的 nanoneedles 为各种各样生物医学和生物工艺学应用是重大的。

当 functionalised nanotubes 由细胞时占去的实际结构是不清楚的,与一起使用这个小组的假说是他们刺穿这个细胞并且移动内。 functionalisation 的一些类型提示了更加巨大的增加,但是它绝不是前提条件。 所有 functionalised nanotubes 在重大的一定程度上占去了。 Nanomedicine 实验室,与 Dr.A.Bianco 合作实验室在 CNRS 的在史特拉斯堡,法国和 Prof.M.Prato 在的里雅斯特,意大利,试验尝试细胞内传送小的分子、核酸和想象作用者。 如果关于 functionalised 碳 nanotubes 增加的研究小组的可行的假说证明正确,这个技术可能提供重大的好处超过当前药物传递技术。 传统发运方法 (使用例如脂质体) 通常剥削 endocytosis,但是在到达通过留下这种药物的细胞质前终止其他障碍给战斗。 由穿甲直接质膜和标题对细胞质, functionalised 碳 nanotube 遇到少量生物障碍并且更加直接地传送这种药物。

Nanoengineering 人为病毒信包

基因治疗由向量介入一个功能基因的发运到靶细胞,造成一个期望治疗作用。 腺病毒 (Ad)在基因治疗显示了巨大承诺,然而临床和活体内研究报告了严重产生免疫的回应和压倒多数累计和基因表达在肝脏造成重大的 hepatotoxicity。 我们尝试通过设计人为信包解决这些限制在非被包围的病毒附近通过允许自集合各种各样的油脂分子 (zwitterionic,负离子,负离子,响应能力) 在病毒 capsids 附近3,4

在病毒基因治疗向量 nanoscale 工程的这样执行通过准许重定目标认为提供在他们的安全轮廓的重大的改善和也组织特定基因调用。 基因疗法和疫苗的新一代向量开发中当前是。

脂质体 Quantum 组合的治疗 & 诊断应用的小点杂种

Quantum 小点 (QD)在生物医学方面测试作为细胞内隔间萤光探测和跟踪的细胞的标记和体内。

我们的 Nanomedicine 实验室开发油脂数量小点杂种泡系统的二种新颖的类型达到被改进的 biocompatibility 和这个机会开发组合的想象 (数量小点要素) 和治疗 (泡要素) 功能的 nanoparticles。 第一脂质体 QD 混合系统通过准许小 (较少比直径的 5nm),在泡油脂 bilayers 将被埋置的疏水 CdSe/ZnS 核心/壳 QD 设计 (L-QD) 内5。 第二个类型包括更大 (直径的 20-40nm),亲水,表面 functionalized QD 被浓缩在内在脂质体水相 (f QDL)6。 油脂数量小点杂种的两个类型显示了对顺利地标记肿瘤细胞体外和体内。 我们相信此类型脂质体纳米颗粒杂种使用各种各样的 nanoparticles (金子、银、铁,钆) 的可能为治疗或诊断目的提供各种各样的新年龄基于脂质体的送货系统。


参考

1. AlJamal 千吨, AlJamal 重量, Akerman S, Podesta JE, Yilmazer A, Turton JA, Bianco A, Vargesson N, Kanthou C,佛罗伦萨在, Tozer GM, Kostarelos K.,负离子多 L 赖氨酸 dendrimer 的系统 antiangiogenic 活动延迟肿瘤增长。 Proc 国家 Acad Sci 美国。 2010年, 107(9) :3966-71.
2. Kostarelos K, Lacerda L, Pastorin G,吴 W, Wieckowski S, Luangsivilay J, Godefroy S, Pantarotto D, Briand JP,研磨器 S, Prato M, Bianco A., functionalized 碳 nanotubes 蜂窝电话增加是官能团和细胞类型的独立。 本质纳米技术 2007年, 2(2) :108-13.
3. 辛哈 R, AlJamal 千吨, Lacerda L, Kostarelos K.,在腺病毒附近的 Nanoengineering 人为油脂信包由自集合。 ACS 纳诺 2008年, 2(5) :1040-50.
4. 辛哈 R, Tian B, Kostarelos K., nonenveloped 病毒的人为包封: 提高瞄准腺病毒的肿瘤体内。 FASEB J. 2008年, 22(9) :3389-402
5. AlJamal 重量, AlJamal 千吨, Tian B, Lacerda L, Bomans 酸碱度,弗雷德里克 PM, Kostarelos K.,油脂数量小点 bilayer 泡提高肿瘤细胞增加和留成体外和体内。 纳诺的 ACS, 2008年, 2(3) :408-18
6. AlJamal 重量, AlJamal 千吨, Bomans 酸碱度,弗雷德里克 PM, Kostarelos K.,作为多重模态分布的 nanoparticles 的 Functionalized 数量小点脂质体杂种癌症的。 2008年, 4(9) :1406-15.

版权 AZoNano.com, Kostas Kostarelos (伦敦大学教授)

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

Last Update: 14. June 2013 01:09

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