Molekulide manipuleerimine: Cornell Group loob ravimite kohaletoimetamiseks pisikesi struktuure, kasutades vana tööstuslikku meetodit uuel viisil

Molekulide manipuleerimine: Cornell Group loob ravimite kohaletoimetamiseks pisikesi struktuure, kasutades vana tööstuslikku meetodit uuel viisil
Molekulide manipuleerimine: Cornell Group loob ravimite kohaletoimetamiseks pisikesi struktuure, kasutades vana tööstuslikku meetodit uuel viisil
Anonim

SAN FRANCISCO – kasutades rehvide ja külmikute uste valmistamisega analoogset protsessi, loodavad Cornelli ülikooli materjaliinsenerid leida uue mehhanismi ravimite toimetamiseks inimese ajju või vereringesse.

Erinevus seisneb selles, et Cornelli insenerid, kes töötavad materjaliteaduse ja inseneriteaduse professori Emmanuel Giannelise käe all, töötavad anorgaaniliste täiteainetega, mitte suurtes tükkides nagu tööstuses, vaid molekulaarsel tasemel.Indutseerides polümeeri molekulide ahelaid libisema silikaadikihtide vahel, millest igaüks on mõne aatomi paksusega, on nad tootnud materjali, mida nimetatakse polüvinüülalkoholi (PVA) nanokomposiidiks, mis on paljulubav süstitavate ravimite manustamissüsteemina.

"Need bioloogiliselt olulised nanokomposiidid on olulised mitte ainult ravimite vabastamiseks, vaid võib-olla ka koetehnoloogia jaoks, " ütles Stephen Cypes, Cornelli bakalaureuseõppe üliõpilane, kes on aidanud materjali välja töötada alates eelmisest aastast. Ta esitas täna (27. märtsil) San Franciscos Moscone'i konverentsikeskuses American Chemical Society riiklikul koosolekul oma uurimistöö kohta plakati.

Cypes, kes on pärit Darnestownist, Md., jõuab selle tipptasemel uurimistöö juurde väga noores eas. Ta on Cornellis alles teise kursuse õppur, keemiainseneri erialal ja õpib Cornell Presidential Research Scholars programmis, mis toetab uurimistööd. Plakatit esitles täna ka Cornell juunior Ruth Chen Torontost, samuti teadlane ja Giannelise õpilane.Tema uurimistöö on seotud uute termotundlike nanokomposiitgeelide väljatöötamisega. Nende materjalide kasutusalad hõlmavad ravimite manustamist, ensüümikandjaid ja keemilisi klappe.

Giannelis märkis, et tema tööd ravimite kohaletoimetamiseks kasutatavate materjalidega on mõjutanud tema kolleeg Cornelli keemiainseneri professor Mark S altzman, kes on ravimite kohaletoimetamise valdkonna autor, kes on välja töötanud hernesuurused graanulid bioühilduvast polümeerist, mis saab kasutada ravimite manustamiseks kehasse implanteerimise teel. (S altzman juhtis täna ACS-i koosolekul ravimite kohaletoimetamist käsitlevat paneeli ja esitas ülevaate teemast, mis on võetud tema peagi ilmuvast raamatust "Drug Delivery", mille avaldab Oxford University Press selle aasta lõpus.)

"S altzmani rühmal on teadmised polümeeride võtmise, ravimitega immutamise ja loomadele siirdamise alal," ütles Giannelis. "Küsisime, kas saame neid materjale võtta ja parandada, kontrollides paremini nende ravimite vabanemisomadusi? Neil on vaja ka paremaid mehaanilisi omadusi – need on näiteks väga rabedad."

Giannelise ja tema meeskonna arvates on mikroskoopiline polümeerne kera, mida saaks immutada ravimitega ja süstida kehasse, kus see vabastaks aeglaselt vajaliku ravimi, enne kui see biolaguneb organismi kudedesse.

Giannelise idee oli võtta kasutusele väga vana tööstuslik idee, kasutades täiteainena anorgaanilisi osakesi, näiteks talki, kuid vähendades materjali peaaegu molekulaarses ulatuses, et luua nn nanotäiteaineid. Selleks kasutas ta ära silikaatide loomulikku struktuuri, mis mikroskoobi all on kihilise välimusega, nagu kaardipakk. Aatomsidemed kihtide vahel on nõrgad, võimaldades neid üksteise vastu libistada või avada. Põhilise segamis- ja sulatusmeetodi abil suutsid teadlased viia kihtide vahele PVA molekulaarseid ahelaid, mis on mittetoksiline ja biolagunev anorgaaniline polümeer, moodustades kihilise võrestruktuuri. "Sellel nanostruktureeritud materjalil on palju liideseid ja esimest korda hakkasime nägema dramaatilisi muutusi mehaanilistes ja füüsikalistes omadustes, " ütles Giannelis.

Kui ravim on materjali lisatud, tekitaks PVA füüsilisi tõkkeid, et aeglustada ja takistada ravimi voolu. Kihid interakteeruvad ka ravimiga, luues keemilise barjääri. "Nii saate muuta anorgaanilise materjali kogust, et tekitada vähem tõkkeid ja kiirendada vabanemist või manipuleerida keemiaga. Teie käes on kaks nuppu," ütles Giannelis.

Kuna materjal on hüdrofiilne, võtab see endasse vett ja paisub, moodustades geelitaolise materjali, millest molekulid saavad kergesti voolata. "Ideaaljuhul tahaksite materjali, mis imab võimalikult palju vett, sest siis võiksite sisaldada kõige rohkem ravimit ja lasta sellel võimalikult aeglaselt vabaneda," ütles Cypes.

"Oleme näidanud, et väikeste molekulide transporti saab kontrollida ja muuta," ütles Giannelis. "Järgmine samm on aktiivsete ainete kaasamine ja nende vabastamise jälgimine."

Seotud ülemaailmsed veebisaidid: järgmised saidid pakuvad selle pressiteate kohta lisateavet. Mõned neist ei pruugi kuuluda Cornelli ülikooli kogukonda ja Cornell ei kontrolli nende sisu ega saadavust.

- Emmanuel P. Giannelise uurimisrühm:

- Ravimite kohaletoimetamise ja koetehnoloogia laboratoorium:

www.cheme.cornell.edu/~s altzman/

Populaarne teema