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納米技術、 Nanomedicine 和新年齡送貨系統合理的設計

由 Kostas Kostarelos 教授

Kostas Kostarelos, Nanomedicine 椅子教授; 題頭,藥物發運研究中心藥房倫敦大學學校
對應的作者: kostas.kostarelos@pharmacy.ac.uk

我們的在 Nanomedicine 實驗室的小組在藥物發運研究中心內要通過帶來生物醫學工程生成和傳播在 nanomedicine 的湧現的域的根本知識、藥理和納米技術和他們的轉換到先進,臨床相關治療學和診斷。

我們的目標是在納米技術工具和材料和他們的使用的轉換基礎上的小說,可行和有效治療學的發展作為這種 『藥物』或 『送貨系統』。 這樣要素包括脫氧核糖核酸、核糖核酸、病毒、乾細胞、放射性核素、脂質體、碳 nanomaterials 和其他 nanomaterials (數量加點,球碳,碳 nanohorns)。

進行在 Nanomedicine 實驗室內的研究工作縮小設計根本的 nanomaterials 和配藥發展之間的差距往先進的治療和想像形式的認識。 我們的任務是作早期工作在 nanomedicine 最尖端和湧現的學科。 什麼系統的有些示例我們今天開發了:

Dendrimeric 阻攔在巨蟹星座的血管形成的 Nanocontainers

Nanomedicine 實驗室第一次最近顯示出,多 L 賴氨酸 (PLL) dendrimers 可能陳列反 angiogenic 活動和阻攔新形成的血管的形成在開發的腫瘤的。 這導致了腫瘤一個積極的鼠科黑瘤設計和顯著減少的腫瘤數量的增長延遲1。 Dendrimers 是三維毫微米縮放比例超分支是由唐 Tomalia 描述了的在 20 世紀 80 年代中期的聚合物。 Dendrimers 主要使用了作為 nanocontainers 為小的藥物、治療大分子和 MRI 想像作用者。

PLL-dendrimer 結構和腫瘤脈管系統對待與控制 (離開) 和 PLL-dendrimer (正確)1

是被學習的前臨床顯示反 angiogenic 活動的一定數量的 dendrimers,但是此內在的活動未顯示以前體內或在系統管理以後。 在此研究中,這個治療活動達到,在 dendrimer 的靜脈注射,不用需要包括藥物或其他治療作用者後。 仅 PLL dendrimer 的二種靜脈注射是滿足減速腫瘤增長沒有在肝臟、脾臟和腎臟觀察的系統有毒。 說明新產生的 nanocontainers 可能提供內在的生物活動,每當必需和在正確的地點,例如為增長要求高 vascularisation 的積極的腫瘤的。

作為 Nanoneedles 的 Nanotubes 細胞的

化工在各種各樣的細胞類型發現用不同的官能團的被修改的碳 nanotubes 能向內,包括人類細胞。 碳 nanotubes 顯示了潛在,因為新年齡送貨系統和它 是重要的在此轉換的化工 functionalisation,因為它給他們變得溶於水,並且能用於生物流體。 化工 functionalised nanotubes 能容易地克服在哺乳動物,細菌和黴菌細胞的細胞障礙,无需導致細胞死亡,并且甚而能在通常將妨害此進程的情況下輸入細胞2。 Nanotubes 能够作為細胞滲透的材料將有極大的好處。 functionalised 碳 nanotubes 潛在作為刺穿質膜并且改變的位置直接地到細胞質,无需導致細胞損壞或死亡的 nanoneedles 為各種各樣生物醫學和生物工藝學應用是重大的。

當 functionalised nanotubes 由細胞時佔去的實際結構是不清楚的,與一起使用這個小組的假說是他們刺穿這個細胞并且移動內。 functionalisation 的一些類型提示了更加巨大的增加,但是它绝不是前提條件。 所有 functionalised nanotubes 在重大的一定程度上佔去了。 Nanomedicine 實驗室,與 Dr.A.Bianco 合作實驗室在 CNRS 的在史特拉斯堡,法國和 Prof.M.Prato 在的裡雅斯特,意大利,試驗嘗試細胞內傳送小的分子、核酸和想像作用者。 如果關於 functionalised 碳 nanotubes 增加的研究小組的可行的假說證明正確,這個技術可能提供重大的好處超過當前藥物傳遞技術。 傳統發運方法 (使用例如脂質體) 通常剝削 endocytosis,但是在到達通過留下這種藥物的細胞質前終止其他障礙給戰鬥。 由穿甲直接質膜和標題對細胞質, functionalised 碳 nanotube 遇到少量生物障礙并且更加直接地傳送這種藥物。

Nanoengineering 人為病毒信包

基因治療由向量介入一個功能基因的發運到靶細胞,造成一個期望治療作用。 腺病毒 (Ad)在基因治療顯示了巨大承諾,然而臨床和活體內研究報告了嚴重產生免疫的回應和壓倒多數累計和基因表達在肝臟造成重大的 hepatotoxicity。 我們嘗試通過設計人為信包解決這些限制在非被包圍的病毒附近通過允許自集合各種各樣的油脂分子 (zwitterionic,負離子,負離子,響應能力) 在病毒 capsids 附近3,4

在病毒基因治療向量 nanoscale 工程的這樣執行通過准許重定目標認為提供在他們的安全輪廓的重大的改善和也組織特定基因調用。 基因療法和疫苗的新一代向量開發中當前是。

脂質體 Quantum 組合的治療 & 診斷應用的小點雜種

Quantum 小點 (QD)在生物醫學方面測試作為細胞內隔間螢光探測和跟蹤的細胞的標記和體內。

我們的 Nanomedicine 實驗室開發油脂數量小點雜種泡系統的二種新穎的類型達到被改進的 biocompatibility 和這個機會開發組合的想像 (數量小點要素) 和治療 (泡要素) 功能的 nanoparticles。 第一脂質體 QD 混合系統通過准許小 (較少比直徑的 5nm),在泡油脂 bilayers 將被埋置的疏水 CdSe/ZnS 核心/殼 QD 設計 (L-QD) 內5。 第二個類型包括更大 (直徑的 20-40nm),親水,表面 functionalized QD 被濃縮在內在脂質體水相 (f QDL)6。 油脂數量小點雜種的兩個類型顯示了對順利地標記腫瘤細胞體外和體內。 我們相信此類型脂質體納米顆粒雜種使用各種各樣的 nanoparticles (金子、銀、鐵,釓) 的可能為治療或診斷目的提供各種各樣的新年齡基於脂質體的送貨系統。


參考

1. AlJamal 千噸, AlJamal 重量, Akerman S, Podesta JE, Yilmazer A, Turton JA, Bianco A, Vargesson N, Kanthou C,佛羅倫薩在, Tozer GM, Kostarelos K.,負離子多 L 賴氨酸 dendrimer 的系統 antiangiogenic 活動延遲腫瘤增長。 Proc 國家 Acad Sci 美國。 2010年, 107(9) :3966-71.
2. Kostarelos K, Lacerda L, Pastorin G,吳 W, Wieckowski S, Luangsivilay J, Godefroy S, Pantarotto D, Briand JP,研磨器 S, Prato M, Bianco A., functionalized 碳 nanotubes 蜂窩電話增加是官能團和細胞類型的獨立。 本質納米技術 2007年, 2(2) :108-13.
3. 辛哈 R, AlJamal 千噸, Lacerda L, Kostarelos K.,在腺病毒附近的 Nanoengineering 人為油脂信包由自集合。 ACS 納諾 2008年, 2(5) :1040-50.
4. 辛哈 R, Tian B, Kostarelos K., nonenveloped 病毒的人為包封: 提高瞄準腺病毒的腫瘤體內。 FASEB J. 2008年, 22(9) :3389-402
5. AlJamal 重量, AlJamal 千噸, Tian B, Lacerda L, Bomans 酸碱度,弗雷德里克 PM, Kostarelos K.,油脂數量小點 bilayer 泡提高腫瘤細胞增加和留成體外和體內。 納諾的 ACS, 2008年, 2(3) :408-18
6. AlJamal 重量, AlJamal 千噸, Bomans 酸碱度,弗雷德里克 PM, Kostarelos K.,作為多重模態分佈的 nanoparticles 的 Functionalized 數量小點脂質體雜種癌症的。 2008年, 4(9) :1406-15.

版權 AZoNano.com, Kostas Kostarelos (倫敦大學教授)

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

Last Update: 14. June 2013 01:12

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