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NIST-Wissenschaftler Bestimmen Nanoparticle-Protein Interaktionen mengenmäßig

Published on January 12, 2010 at 6:12 PM

Ein Forschungsteam am National Institute of Standards and Technology (NIST) hat die Interaktion von Gold-nanoparticles mit den wichtigen Proteinen mengenmäßig bestimmt, die im menschlichen Blut, einen Anflug gefunden werden, der in der Entwicklung von nanoparticle-basierten medizinischen Therapien und für den körperlichen Ursprung der Giftigkeit bestimmter nanoparticles besser verstehen nützlich sein sollte.

Insulin, eins der geläufigsten Proteine im menschlichen Blut, kann in faserartige Massen akkumulieren, wenn es misfolds. Forschung durch ein Team an NIST zeigt an, dass Gold-nanoparticles anscheinend die Tendenz des Insulins erhöhen, diese Fasern zu bilden. (Farbe hinzugefügt für Klarheit.) Kredit: NIST

Nanoparticles-Showversprechen als Fahrzeuge für Medikamentenverabreichung, wie medizinische Diagnose-Tools und als Krebsbehandlungsagens eigenständig. Gold-nanoparticles, Kugeln, die zwischen 5 und 100 Billionsten eines Meters im Durchmesser sind, sind wegen der vielen Methoden besonders nützlich, die ihre Metalloberflächen „functionalized können“ indem man hergestellte Moleküle befestigt, um verschiedene Aufgaben im Gehäuse durchzuführen. Jedoch benötigen Behandlungen viele Partikel, in den Blutstrom eingespritzt zu werden, und diese konnten gefährlich sein, wenn sie auf das Gehäuse auf unvorhergesehene Arten einwirken.

Nach Ansicht des NIST-Materialwissenschaftlers Jack Douglas, eins der allgemeinen Probleme, nanomedicine ist zu konfrontieren die Tendenz von Proteinen, an den nanoparticles festzuhalten, die frei in den Blutstrom schwimmen. „Nanoparticles beschichtete mit Proteinen ändert im Allgemeinen ihre Interaktion mit dem Gehäuse und die nanoparticles können erwartet werden, um eine ergänzende Änderung in der chemischen Aktivität des Proteins zu verursachen,“ sagt Douglas. „Auch beschichten kann die nanoparticles veranlassen, in den großen Gesamtheiten zusammen aufzuhäufen, die eine enorme Immunreaktion erregen können. Selbstverständlich ist das etwas, das Sie vermeiden möchten.“

Wissenschaftler lassen ein schlechtes Verständnis dieser Interaktionen, also das NIST-Team sich entscheiden, um zu erforschen, was geschieht, wenn nanoparticles von verschiedenen Größen fünf geläufige Blutproteine antreffen. Mit der Beihilfe einer Schar der Mikroskope und der Spektroskopieeinheiten, fand das Team einige allgemeine Verhaltensmuster. „Sobald die Proteine an den nanoparticles festhalten, ändern die optischen Eigenschaften der Partikel und der Proteine,“ sagt Douglas. „Das Messen dieser Änderungen hilft uns, die Klebrigkeit des Nanoparticle für die Proteine, die Stärke der adsorbierten Proteinschicht und die Neigung der Partikel mengenmäßig zu bestimmen, wegen des Vorhandenseins der Proteinschichten anzusammeln.“

Im Besonderen erfuhr das Team dass alle fünf der Proteine, die zum Gold fest sind und veranlaßte das NPs anzusammeln und dass, Durchmesser erhöhend der Kugeln' ihre Klebrigkeit erhöhte. Sie fanden auch, dass diese Anhäufung normalerweise etwas Änderung in Form der Proteine verursachte, „, die im Allgemeinen, das etwas Änderung in ihrer Funktion auch bedeutet,“ Douglas sagt.

Anhäufung nicht immer führt zu eine giftige Antwort, sagt Douglas, aber kann beeinflussen, ob die Drogen auf den nanoparticles überhaupt ihr beabsichtigtes Ziel erreichen. „Die Hauptsache ist, dass Interaktionen in großem Maße durch das Bestehen der Proteinschicht eingestellt werden,“ er sagt. „Sie möchten etwas über diese Proteinschichten wissen, wenn Sie wissen möchten, welche nanoparticles im Gehäuse tun werden.“

Douglas sagt, dass die NIST-Studie den Metrologiebedarf anspricht, der in einem Nationalen Forschungsratbericht gekennzeichnet wird ** veröffentlichten dieses letzte Jahr, das quantitativere Prüfung für Nanoparticleinteraktionen mit biologischen Media fordert und dass viel mehr Arbeit nach diesem und anderen Grundsätzen erforderlich ist. „Zum Beispiel, verstehen wir nicht noch, wie unterschiedlich-groß Partikel an die Oberflächenmembranen von Zellen binden, das ist, wo viele Medikamenteninteraktionen stattfinden,“ ihn sagen.

* S.H.D. Lacerda, J. Park, C. Maas, D. Pristinski, M.L. Becker, A. Karim und J.F. Douglas. Interaktion von Gold-nanoparticles mit geläufigen Proteinen des menschlichen Bluts. ACS Nano Am 18. Dezember 2009 DOI: 10.1021/nn9011187.

** NRC-Bericht, „Zusammenfassung der BundesStrategie für Nanotechnologie-Bedingtes Umwelt-, Gesundheit und Sicherheitsforschung,“ erhältlich online bei www.nap.edu/catalog.php?record_id=12559#toc.

Last Update: 13. January 2012 09:07

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