Najnowsze informacje o nanotechnologii i nanometrycznych dronach

Rośnie zainteresowanie wykorzystaniem nanotechnologii i środków spożywczych w medycynie. Nieinwazyjne czujniki połykania mierzące oznaki życiowe, a także urządzenia do podawania pokarmu, które sprawiają, że procedury są wygodniejsze, są obecnie w powszechnym użyciu. Innym ważnym obszarem postępu w nanotechnologii jest rozwój nanocząsteczek, które mogą przenosić leki i celować w określone komórki lub tkanki.

Te biodegradowalne nano-drony mają ogromny potencjał w różnych dziedzinach medycyny. Zostały już wprowadzone do onkologii i zostały użyte do osłabienia obrony komórek nowotworowych w modelach myszy. W 2015 r. Eksperci zajmujący się chorobami serca wykorzystali nanotechnologię do dostarczania leków i naprawy tętnic, torując drogę nowatorskiemu leczeniu miażdżycy, prawdopodobnie zapobiegając atakom serca i udarom.

Wykorzystanie nanotechnologii do rozwiązywania problemów związanych z zapaleniem

Badanie na modelach zwierzęcych, opublikowane w Science Translational Medicine, donoszą, że nano-wielkości drony mogą być skuteczne w restrukturyzacji blaszki miażdżycowej, co powoduje, że płytka jest bardziej stabilna i mniej podatna na złamanie i przekształca się w potencjalnie śmiertelny skrzep. Naukowcy z Harvard Medical School, Brigham i Women's Hospital oraz Columbia University zaprojektowali nanomedycyny, które zostały zaprojektowane do przenoszenia substancji przeciwzapalnych bezpośrednio do miejsca docelowego. Nierozdzielcze zapalenie jest głównym czynnikiem progresji zmian miażdżycowych.

Podczas stosowania nano-dronów, które zawierały substancje terapeutyczne sporządzone z własnego aneksyny białkowej przeciwzapalnej A1, uzyskano istotną poprawę u myszy z zaawansowaną miażdżycą tętnic. Zapalenie nie tylko zmniejszyło się, lecz również naprawiono tętnice myszy, co stanowi składnik leczenia unikatowego dla tej nowej formy terapii.

Naprawa uszkodzonych tętnic wieńcowych może być bardzo ważna dla zapobiegania atakom serca, a także może ograniczyć liczbę zgonów spowodowanych miażdżycą, która jest obecnie główną przyczyną chorób i śmierci w Stanach Zjednoczonych. Zostało spekulowane, że innowacyjny proces powinien wkrótce zostać dopracowany i przetestowany na ludziach, oferując ekscytujący sposób leczenia stanu zapalnego za pomocą ukierunkowanego, zlokalizowanego dostarczania peptydów.

Naukowcy z Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, opisali kolejną przełomową metodę leczenia stanów zapalnych za pomocą nanotechnologii. Opracowali układ nanocząsteczkowy wiążący kolagen, który można stosować w leczeniu choroby tętnic obwodowych. Ta nowa metoda wykorzystuje nanocząsteczki, które wiążą się z kolagenem i uwalniają przeciwzapalne peptydy. Te nanocząstki mogą również zmniejszać stan zapalny, a także wspomagać regenerację uszkodzonej tkanki.

Naprawa nabłonka z nanocząsteczkami

Naprawa ran jest kolejnym obszarem terapeutycznym, w którym nanocząsteczki mogą być z powodzeniem stosowane w celu ułatwienia często trudnego procesu gojenia. Giovanna Leoni i współpracownicy z Emory University wykorzystali systemową dostawę nanocząstek zawierających aneksynę z naturalnego białka do uszkodzonej błony śluzowej jelita. Przewlekłe uszkodzenie śluzówki jest cechą wielu stanów zapalnych jelit, w tym wrzodziejącego zapalenia okrężnicy i chorób Crohna, które dotykają szacunkowo 1,6 miliona Amerykanów. Niedawne badania na myszach wykazały, że celowane dostarczanie substancji przeciwzapalnych wzmacnia proces gojenia zranionej tkanki i wspomaga naprawę nabłonka. W swoim artykule, opublikowanym w Journal of Clinical Investigation, autorzy sugerują, że miejscowe dostarczanie peptydów zamkniętych w nanocząstkach może być nową strategią terapeutyczną dla osób cierpiących na nieswoiste zapalenie jelit (IBD).

Zaobserwowano również zainteresowanie opracowaniem naturalnych nanocząstek, które mogą pomóc w leczeniu takich chorób, jak IBD. Nanocząstka pochodząca od jadalnego imbiru została z powodzeniem wykorzystana w badaniu prowadzonym przez MingZheng Zhang z Georgia State University, Atlanta. Naturalne nanocząstki mogłyby potencjalnie zminimalizować trudności związane z produkcją syntetycznych chemikaliów.

Nanomesh Dressing for Chronic Wounds

Innym możliwym zastosowaniem nanotechnologii jest Martina Abrigo i jej zespół naukowców z australijskiego Uniwersytetu Technicznego Swinburne. Abrigo bada zewnętrzne zastosowania drobnych cząstek w leczeniu chronicznie zainfekowanych ran. Stworzyła siatkę z elektroprzędzonych włókien polistyrenowych, które mają na celu przyciągnięcie bakterii z rany. Nanomesh oferuje optymalne warunki wzrostu dla bakterii, takich jak Staphylococcus Aureus i Escherichia Coli, więc są przyciągane do siatki, pozostawiając rany w czystości. Odpowiedzi bakteryjne na siatki o różnych średnicach włókien testowano za pomocą kombinacji skaningowej mikroskopii elektronowej i mikroskopii konfokalnej.

Bakterie były szczególnie przyciągane do włókien, które miały w przybliżeniu taką samą wielkość jak te. Wyniki opublikowane w Zastosowane materiały i interfejsy ACS sugerują, że nanowłókna elektroprzędzenia mogą być nowym sposobem kontrolowania ran zakażonych przez pospolite bakterie. Do tej pory naukowcy przeprowadzali jedynie eksperymenty in vitro i eksperymenty na inżynierii tkankowej za pomocą modeli skóry. Oczekuje się jednak, że w niedalekiej przyszłości podobne testy zostaną przeprowadzone na żywej tkance, aby ocenić potencjał tego nowego podejścia. Przeprowadzono już badania in vivo z niektórymi innymi opatrunkami na rany nanocząsteczkowe, na przykład nanocząstki srebra z pewnym powodzeniem.