Ein einfaches Schnüffeln: Die in Heuschrecken getestete Nanopartikel-Forschung konzentriert sich auf die neue Methode der Medikamentenverabreichung

Größte Schlangen der Welt - Auf Kamera Aufgenommen (Juni 2019).

Anonim

Es ist eine Herausforderung für medizinische Anbieter, lebensrettende Medikamente sicher und effektiv direkt ins Gehirn zu bringen. Ein Hauptgrund: die Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn vor gewebespezifischer Medikamentenabgabe schützt. Methoden wie eine Injektion oder eine Pille sind nicht so präzise oder unmittelbar wie Ärzte es vorziehen, und die Sicherstellung der Lieferung an das Gehirn erfordert oft invasive, riskante Techniken.

Ein Team von Ingenieuren der Washingtoner Universität in St. Louis hat eine neue Methode zur Freisetzung von Nanopartikeln entwickelt, die eines Tages die Abgabe von Medikamenten an das Gehirn erheblich verbessern könnte, so dass es so einfach wie ein Schnuppern ist.

"Dies wäre ein nanopartikuläres Nasenspray, und das Verabreichungssystem könnte es ermöglichen, dass eine therapeutische Dosis von Medikamenten das Gehirn innerhalb von 30 Minuten bis zu einer Stunde erreicht", sagte Ramesh Raliya, Wissenschaftler an der School of Engineering & Applied Science.

"Die Blut-Hirn-Schranke schützt das Gehirn vor Fremdstoffen im Blut, die das Gehirn schädigen können", sagte Raliya. "Aber wenn wir etwas dorthin liefern müssen, ist die Überwindung dieser Barriere schwierig und invasiv. Unsere nicht-invasive Technik kann Medikamente über Nanopartikel liefern, so dass das Risiko geringer ist und die Reaktionszeiten kürzer sind."

Der neuartige Ansatz basiert auf wissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Prinzipien der Aerosolbildung, die es ermöglichen, monodisperse Nanopartikel zu erzeugen, die sich über Diffusion in den oberen Bereichen der Nasenhöhle ablagern können. In Zusammenarbeit mit dem stellvertretenden Vizekanzler Pratim Biswas, dem Vorsitzenden der Abteilung für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen und dem Lucy & Stanley Lopata-Professor, entwickelte Raliya ein Aerosol, das aus Goldnanopartikeln mit kontrollierter Größe, Form und Oberflächenladung bestand. Die Nanopartikel wurden mit fluoreszierenden Markern markiert, so dass die Forscher ihre Bewegung verfolgen konnten.

Als nächstes stellten Raliya und der Biomedizintechniker Debajit Saha die Antennen der Heuschrecken dem Aerosol aus und beobachteten, wie sich die Nanoteilchen von den Antennen durch die Geruchsnerven nach oben bewegten. Aufgrund ihrer winzigen Größe passierten die Nanopartikel die Gehirn-Blut-Schranke, erreichten das Gehirn und durchströmten es innerhalb von Minuten.

Das Team testete das Konzept in Heuschrecken, weil die Blut-Hirn-Barrieren bei Insekten und Menschen anatomische Ähnlichkeiten aufweisen, und die Forscher erwägen, durch die nasalen Regionen zu neuralen Bahnen als der optimalen Zugang zum Gehirn zu gelangen.

"Der kürzeste und möglicherweise einfachste Weg zum Gehirn führt durch die Nase", sagte Barani Raman, außerordentlicher Professor für Biomedizintechnik. "Ihre Nase, der Riechkolben und dann Riechkortex: zwei Relais und Sie haben die Rinde erreicht. Das gleiche gilt für wirbellosen Riechkreislauf, obwohl das letztere ist ein relativ einfaches System, mit supraesophageal ganglion anstelle von Riechkolben und Cortex. "

Um zu bestimmen, ob die fremden Nanopartikel die normale Gehirnfunktion stören oder nicht, untersuchte Saha die physiologische Reaktion der olfaktorischen Neuronen in den Heuschrecken vor und nach der Abgabe der Nanopartikel. Einige Stunden nach der Aufnahme der Nanopartikel wurde keine merkliche Veränderung der elektrophysiologischen Reaktionen festgestellt.

"Dies ist nur ein Anfang einer Reihe von Studien, die durchgeführt werden können, um Nanopartikel-basierte Ansätze zur Medikamentenabgabe prinzipienbasierter zu machen", sagte Raman.

Die nächste Phase der Forschung beinhaltet die Verschmelzung der Goldnanopartikel mit verschiedenen Medikamenten und die Verwendung von Ultraschall, um eine präzisere Dosis auf bestimmte Bereiche des Gehirns zu richten, was besonders bei Gehirntumorfällen von Vorteil wäre.

"Wir wollen mit diesem nicht-invasiven Ansatz die Zielabgabe im Gehirn in den Griff bekommen", sagte Raliya. "Im Fall eines Gehirntumors hoffen wir, fokussierten Ultraschall zu verwenden, damit wir die Partikel an diesem bestimmten Punkt sammeln können."

menu
menu