Автор AZoNano 9 октября 2020 года

Профессор Кристи Киик из Университета Делавэра (UD) возглавляет совместное исследование по разработке новых систем доставки лекарств, которые могут улучшить лечение различных заболеваний, таких как остеоартрит или аутоиммунный ревматоидный артрит, поражающих соединительные ткани.

Крошечные грузовые системы, разработанные командой UD, в несколько раз меньше, чем прядь человеческого волоса. Такие носители или системы создаются из молекул, известных как пептиды, которые помогают структурировать как ткани, так и клетки.

В настоящее время исследователи ищут способы запрограммировать эти носители наночастиц, чтобы эти носители лекарств можно было избирательно прикреплять к разлагающемуся коллагену в организме.

Коллаген – это своего рода белок, который помогает увеличивать объем или структурировать соединительную ткань – все, от кожи людей до их связок, сухожилий и костей.

Когда травма или заболевание вызывают деградацию коллагена, наночастицы, разработанные лабораторией Kiick, могут связываться и продолжать оставаться в месте повреждения намного дольше, чем некоторые существующие варианты лечения. Это позволяет доставлять лекарственные препараты для конкретных участков в течение продолжительных периодов времени – от дней до даже недель.

В совместном исследовании, включающем новейшие исследовательские работы, Киик пытается создать носители лекарств, которые могут оказаться полезными при лечении остеоартрита.

Остеоартрит – это дегенеративное заболевание суставов, которое сопровождается болью, скованностью и воспалением. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, от этого заболевания страдают 32,5 миллиона американцев

Предыдущие исследования, проведенные вместе с Кристофером Прайсом, доцентом биомедицинской инженерии, показали, что эти наночастицы можно удерживать в коленных суставах и тканях. В других аналогичных исследованиях Киик и ее студенты продемонстрировали, что лекарства можно инкапсулировать и удерживать в наночастицах до тех пор, пока они не разрядятся при изменении температуры.

Мы заинтересованы в том, чтобы узнать, как выпускать лекарства, которые могут помочь не только в лечении боли, но и в замедлении прогрессирования болезни. Ключевым моментом стало то, что мы смогли сотрудничать с лабораторией Прайса в этой работе .

Кристи Киик, заслуженный профессор кафедры материаловедения и инженерии, Делавэрский университет

Низкомолекулярные кортикостероиды долгое время были стандартом лечения боли в суставах, страдающих остеоартритом. Поскольку сустав находится в постоянном механическом напряжении и движении, а также наполнен густой липкой жидкостью, низкомолекулярные препараты выталкиваются из жидкости вокруг колена довольно быстро, за считанные минуты.

Мы надеемся, что, контролируя состав и структуру наночастиц, мы сможем точно контролировать или настраивать поведение доставки лекарств, чтобы обеспечить более длительное облегчение для людей с воспалительными состояниями, такими как остеоартрит .

Кристи Киик, заслуженный профессор кафедры материаловедения и инженерии, Делавэрский университет

Киик и ее сотрудники сообщили о разработках в области дизайна наночастиц в исследовании, опубликованном в Science Advances – рецензируемом журнале Американской ассоциации содействия развитию науки – 7 октября ^th 2020.

Соавторами исследования являются Цзинъя Циа, аспирант лаборатории Киик, и Дженнифер Слоппи, старший специалист по микроскопии в Междисциплинарной научно-технической лаборатории Харкера в Университете штата Вашингтон.

Важные результаты исследования демонстрируют способность исследователей регулировать форму наночастиц, что влияет на то, как эти частицы могут оптимально прикрепляться к тканям тела и оставаться в определенном месте.

Помимо этого, исследователи могут точно регулировать размер наночастиц, что имеет значение для того, как они могут удерживаться в месте инъекции и как они могут быть использованы конкретными клетками, прежде чем они будут выведены из организма.

И последнее, но не менее важное: статья также демонстрирует некоторые из очень мелких деталей того, как конкретные строительные блоки в этих молекулах пептидов могут влиять на температуру, при которой наночастицы различных форм и размеров могут быть разобраны для выделения лекарства.

Исследование основано на ранее запатентованных и ожидающих патента исследований Киик в этой области, но, по ее словам, сотрудничество с другими в первую очередь отвечает за достижение многообещающих результатов.

В то время как исследователи в лаборатории Киика привносят свои ноу-хау в разработку инновационных материалов, которые могут использоваться в качестве систем доставки, Артхи Джаяраман, профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии со столетним сроком службы передового опыта в области исследований и образования, также поддерживает чтобы понять факторы, связанные с температурной чувствительностью средств доставки, и создать вычислительные инструменты, которые позволят группе определить форму средства доставки.

Тем временем ноу-хау Прайса в интерпретации посттравматического остеоартрита сыграло решающую роль в разработке методов, с помощью которых эти наночастицы могут быть использованы для лечения болезни.

Прайс также изучает способы понимания взаимодействия между конкретными лекарствами и клетками, что может помочь определить тип конкретных групп лекарств, которые могут оказаться полезными при лечении остеоартрита, который обычно развивается после травматического повреждения. Партнерство позволит лаборатории Kiick настроить типы устройств с наночастицами, которые можно использовать для доставки этих различных классов лекарств.

Думая масштабно, Киик полагает, что исследователи могут предусмотреть загрузку специально приготовленного коктейля из лекарств в доставляющие лекарство наночастицы, которые могут обеспечить облегчение при различных температурах и временных масштабах.

У команды уже есть подходящая наноструктура материала, которая может сделать этот метод реальностью; в настоящее время они изучают способы активации наночастиц для выделения определенных лекарств в определенных условиях.

Вы можете представить себе инъекции этих капсулированных лекарств в колено. Затем, когда вы хотите, чтобы было выпущено одно лекарство, пациент может заморозить свое колено. Если для облегчения в течение длительного периода времени необходимо другое лекарство, можно применить тепло .

Кристи Киик, заслуженный профессор кафедры материаловедения и инженерии, Делавэрский университет

Это действительно может быть простой способ помочь людям контролировать хронические состояния, которые вызывают сильную боль и снижают подвижность. А поскольку лечение является местным, оно потенциально может уменьшить побочные эффекты, которые сопровождают прием высоких доз лекарств в течение длительного периода времени.

« Если бы эти средства доставки могли уменьшить болезненные последствия остеоартрита или отсрочить появление симптомов остеоартрита, это могло бы иметь важные последствия для улучшения качества жизни многих людей », – заключил Кийк.

Ссылка на журнал:

Qin, J., и др. . (2020) Тонкая структурная настройка сборки конъюгатов пептида ЕСМ с помощью небольших модификаций последовательности. Достижения науки . doi.org/10.1126/sciadv.abd3033.

Источник: https://www.udel.edu/