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Es stellt sich heraus, dass die Targeting-Strategie die Abgabe von Krebsmedikamenten verbessern kann. Lesen Sie auch – Prostatakrebs: Verringern Sie das Risiko für diesen Zustand, indem Sie täglich mehrere Tassen Kaffee trinken
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Laut einer vom Penn State durchgeführten Studie können Bioingenieure möglicherweise die einzigartigen mechanischen Eigenschaften erkrankter Zellen wie metastasierender Krebszellen nutzen, um die Abgabe von Arzneimittelbehandlungen an die Zielzellen zu verbessern. Lesen Sie auch – Nehmen Sie diese Änderungen in Bezug auf Ernährung und Lebensstil vor, um das Krebsrisiko zu verringern
Viele Labore auf der ganzen Welt entwickeln auf Nanopartikeln basierende Arzneimittelabgabesysteme, um selektiv auf Tumore abzuzielen. Sie stützen sich auf ein Schlüssel-und-Schloss-System, bei dem Proteinschlüssel auf der Oberfläche des Nanopartikels in die Schlösser eines hochexprimierten Proteins auf der Oberfläche der Krebszelle einrasten.
Die Zellmembran wickelt sich dann um das Nanopartikel und nimmt es auf. Wenn genug Nanopartikel und ihre Wirkstoffladung aufgenommen werden, stirbt die Krebszelle ab.
Die Adhäsionskraft von Schloss und Schlüssel treibt das Nanopartikel in die Zelle, sagte der Forscher Sulin Zhang.
“Es ist fast universell, dass immer dann, wenn es eine treibende Kraft für einen Prozess gibt, eine Widerstandskraft vorhanden ist”, sagte Zhang. “Hier ist die treibende Kraft biochemisch – die Protein-Protein-Wechselwirkung.”
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Die Widerstandskraft sind die mechanischen Energiekosten, die erforderlich sind, damit sich die Membran um das Nanopartikel wickelt. Bisher haben Bioingenieure nur die treibende Kraft berücksichtigt und Nanopartikel entwickelt, um die chemischen Wechselwirkungen zu optimieren. Diese Targeting-Strategie wird als „Chemotargeting“ bezeichnet.
Zhang glaubte, dass sie auch die Mechanik der Zellen berücksichtigen sollten, um Nanopartikel zu entwerfen, um ein verbessertes Targeting zu erreichen, das eine neue Targeting-Strategie namens “Mechanotargeting” bildet.
„Diese beiden Targeting-Strategien ergänzen sich. Sie können Chemotargeting und Mechanotargeting kombinieren, um das volle Potenzial von diagnostischen und therapeutischen Wirkstoffen auf Nanopartikelbasis auszuschöpfen “, sagte Zhang.
„Tatsache ist, dass die Zieleffizienz ein empfindliches Gleichgewicht zwischen Antriebs- und Widerstandskräften erfordert. Wenn sich beispielsweise zu viele Schlüssel auf der Nanopartikeloberfläche befinden, obwohl diese Schlüssel nur schwach mit den nicht übereinstimmenden Sperren normaler Zellen interagieren, können diese schwachen Wechselwirkungen außerhalb des Ziels dennoch genügend Adhäsionsenergie liefern, damit die Nanopartikel die Zellmembran durchdringen können und töte die gesunden Zellen. “
Wenn andererseits die Adhäsionsenergie nicht hoch genug ist, gelangen die Nanopartikel nicht in die Zelle.
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In der Arbeit berichteten Zhang und das Team über die Ergebnisse von Experimenten mit Krebszellen, die auf Hydrogelen mit variabler Steifheit gezüchtet wurden. Auf weichen Hydrogelen blieben die Zellen kohäsiv und gutartig und erfuhren einen nahezu konstanten Stress, der die Aufnahme der Nanopartikel begrenzte.
Bei steifen Hydrogelen wurden die Zellen jedoch metastatisch und nahmen eine dreidimensionale Form an, die mehr Oberfläche für die Haftung von Nanopartikeln bot und weniger beansprucht wurde. Unter dieser Bedingung nahmen die Zellen fünfmal so viele Nanopartikel auf wie die gutartigen Zellen.
„Die Nanopartikel sind fluoreszierend, daher zählen wir die Anzahl der Nanopartikel, die durch die Fluoreszenzintensität in die Zelle gelangen. Wir haben festgestellt, dass die Intensität in den malignen Zellen fünfmal höher ist “, sagte Zhang. “Das beweist, dass Mechanotargeting funktioniert.”
Quelle: ANI
Bildquelle: Shutterstock
Veröffentlicht: 7. Juni 2018 13:44 Uhr | Aktualisiert: 7. Juni 2018, 13:45 Uhr