Исследование, проведенное наноинженерами из инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс, было опубликовано в Интернете 16 сентября в журнале Nature.«Эта работа направлена на решение основной проблемы в области наномедицины: адресной доставки лекарств с помощью наночастиц», — сказал Лянфанг Чжан, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и старший автор исследования. «Благодаря своей нацеленности наночастицы, имитирующие тромбоциты, могут напрямую обеспечивать гораздо более высокую дозу лекарства специально для пораженных участков, не насыщая лекарствами все тело».Исследование является прекрасным примером использования инженерных принципов и технологий для достижения «точной медицины», — сказал Шу Цзянь, профессор биоинженерии и медицины, директор Института инженерии в медицине Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор-корреспондент об исследовании. . «Хотя это доказательство принципиального исследования демонстрирует специфическую доставку терапевтических агентов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и бактериальных инфекций, оно также имеет широкое значение для таргетной терапии других заболеваний, таких как рак и неврологические расстройства», — сказал Чиен.Подражатели тромбоцитов
Снаружи наночастицы, имитирующие тромбоциты, покрыты мембранами тромбоцитов человека, которые позволяют наночастицам циркулировать по кровотоку, не подвергаясь атаке со стороны иммунной системы. Покрытие тромбоцитарной мембраны имеет еще одну полезную особенность: оно предпочтительно связывается с поврежденными кровеносными сосудами и определенными патогенами, такими как бактерии MRSA, позволяя наночастицам доставлять и высвобождать свои лекарственные вещества именно в эти места в организме.
Внутри мембран тромбоцитов заключены ядра наночастиц, сделанные из биоразлагаемого полимера, который может безопасно метаболизироваться организмом. Наночастицы могут быть упакованы множеством небольших молекул лекарства, которые диффундируют из полимерного ядра и через мембрану тромбоцитов к своим мишеням.Чтобы получить наночастицы, покрытые тромбоцитарной мембраной, инженеры сначала отделили тромбоциты от образцов цельной крови с помощью центрифуги.
Затем тромбоциты обрабатывали, чтобы изолировать мембраны тромбоцитов от клеток тромбоцитов. Затем мембраны тромбоцитов были разбиты на гораздо более мелкие части и сплавлены с поверхностью ядер наночастиц. Полученные наночастицы, покрытые тромбоцитарной мембраной, имеют диаметр примерно 100 нанометров, что в тысячу раз тоньше среднего листа бумаги.
Эта технология маскировки основана на стратегии, разработанной исследовательской группой Чжана для маскировки наночастиц в мембранах красных кровяных телец. Ранее исследователи продемонстрировали, что наночастицы, замаскированные под эритроциты, способны удалять из кровотока опасные порообразующие токсины, вырабатываемые MRSA, укусами ядовитых змей и пчел.Используя собственные мембраны тромбоцитов в организме, исследователи смогли создать имитаторы тромбоцитов, которые содержат полный набор поверхностных рецепторов, антигенов и белков, естественным образом присутствующих на мембранах тромбоцитов.
Это отличается от других попыток, которые синтезируют имитаторы тромбоцитов, которые реплицируют один или два поверхностных белка мембраны тромбоцитов.«Наша методика использует уникальные природные свойства мембран тромбоцитов человека, которые имеют естественное предпочтение связываться с определенными тканями и организмами в организме», — сказал Чжан.
Исследователи утверждают, что эта способность к нацеливанию, которой не обладают мембраны эритроцитов, делает мембраны тромбоцитов чрезвычайно полезными для адресной доставки лекарств.Подражатели тромбоцитов на работеВ одной части этого исследования исследователи упаковали имитирующие тромбоциты наночастицы доцетакселом, лекарством, используемым для предотвращения образования рубцовой ткани на слизистой оболочке поврежденных кровеносных сосудов, и вводили их крысам с поврежденными артериями.
Исследователи заметили, что наночастицы, содержащие доцетаксел, избирательно собираются на поврежденных участках артерий и излечивают их.В сочетании с небольшой дозой антибиотиков наночастицы, имитирующие тромбоциты, также могут значительно минимизировать бактериальные инфекции, которые попали в кровоток и распространились на различные органы тела. Исследователи вводили наночастицы, содержащие всего одну шестую клинической дозы антибиотика ванкомицина, одной из групп мышей, системно инфицированных бактериями MRSA. В органах этих мышей количество бактерий было в тысячу раз ниже, чем у мышей, получавших только клиническую дозу ванкомицина.
«Наши наночастицы, имитирующие тромбоциты, могут повысить терапевтическую эффективность антибиотиков, потому что они могут сосредоточить лечение на бактериях локально, не распространяя лекарства на здоровые ткани и органы по всему остальному телу», — сказал Чжан. «Мы надеемся разработать наночастицы, имитирующие тромбоциты, в новые методы лечения системных бактериальных инфекций и сердечно-сосудистых заболеваний».