محققان Penn State تلاش می‌کنند تا با استفاده از نانوذرات دارویی مخفی (می‌توان آنها را از طریق خودآرایی یک پوسته روی سطح یک هسته دارویی جامد) بدن را فریب داده و از این طریق زمان باقی ماندن نانوذرات حامل دارو را در خون افزایش دهند. این تحقیق می‌تواند منجر به امکان درمان دارویی درازمدت به صورت درون بدن گردد.
رهایش طولانی مدت داروها درون بدن
محققان دانشگاه Penn State تلاش می‌کنند تا با استفاده از نانوذرات دارویی مخفی (می‌توان آنها را از طریق خودآرایی یک پوسته روی سطح یک هسته دارویی جامد)، بدن را فریب داده و از این طریق زمان باقی ماندن نانوذرات حامل دارو را در خون افزایش دهند. این تحقیق می‌تواند منجر به امکان درمان دارویی درازمدت به صورت درون بدن گردد.
فاگوسیتوز به فرایندی اطلاق می‌شود که در آن سلول‌های فاگوسیت (سلول‌های ویژه‌ای همانند ماکروفاژها) ویروس‌ها و ذرات خارجی را در خون از بین می‌برند. فاگوسیت‌ها بخش مهمی از سیستم ایمنی بدن هستند و متأسفانه مانع بزرگی در راه رهایش وریدی نانوذرات پلیمری نیز به شمار می‌روند. در حال حاضر استفاده از این نانوذرات برای رهایش عوامل درمانی به عنوان یک روش نویدبخش تحت مطالعه قرار دارد. در این روش می‌توان دارو را به طرز مؤثری به سوی سلول‌های خاصی در بدن (همانند سلول‌های سرطانی) هدف‌گیری کرد.
نانوذرات به وسیله سلول‌های سیستم تک‌هسته‌ای فاگوسیت (MPS) شناسایی شده، در نتیجه توسط فاگوسیتوز و طی فرایند opsonization از جریان گردش خون خارج می‌شوند. opsonin یک مولکول پروتئین‌دار است که طی فرایند فاگوسیتوز به فرایند اتصال کمک می‌کند. سلول‌های فاگوسیتی به گیرنده‌ها کمک می‌کنند که به مولکول‌های opsonin متصل شوند.
محققان برای افزایش میزان دوام نانوذرات درون بدن تلاش می‌کنند تا یک حامل نانومقیاس با طول عمر بالا را درون بدن طراحی نمایند. این حامل‌ها باید دارای سطحی باشند که opsonin را جذب نکرده و در نتیجه به وسیله سلول‌های فاگوسیتی از گردش خون خارج نشوند.
دکتر، Michael V. Pishko ، استاد مهندسی شیمی و علوم مواد در Penn State زمینه کار گروه تحقیقاتی خود را توضیح می‌دهد: «ثابت شده است که ویژگی‌های شیمیایی-فیزیکی نانوذرات پلیمری همچون بار سطحی، اندازه، نوع گروه‌های عاملی، و آب دوستی می‌تواند بر جذب آنها به وسیله سلول‌های MPS تأثیر بگذارد. قبلاً پیشنهاد شده است که می‌توان با استفاده از پلیمرهای آب‌دوست بر روی سطح حامل‌های پلیمری، حامل‌های دارویی مخفی تولید کرد که به مدت طولانی می‌توانند در گردش خون باقی بمانند».
محققان دریافته‌اند که سطوح آب‌دوست و خنثی دارای نیمه‌عمر بیشتری در جریان خون هستند.
Pishko می‌گوید: «به طور ویژه، نانوذراتی که سطح آنها در طول فرآیند فرمولاسیون نانوذرات، با استفاده از پلی‌اتیلن گلیکول (PEG) تغییر یافته است را سلول‌های MPS کمتر جذب کرده، در نتیجه مدت زمان بیشتری در جریان خون باقی می‌مانند و می‌توانند به سلول‌های بیمار هدف برسند».
مولکول‌های PEG روی سطح نانوذرات پلیمری، می‌توانند جذب سطحی opsonin ها و سایر پروتئین‌های سروم را از طریق سازوکاری با نام اثر دفع آرایش فضایی کاهش دهند. چنین فرض شده است که مولکول‌های PEG روی سطح نانوذرات یک ابر مولکولی پویا را تشکیل می‌دهند. این ابر مولکولی متحرک و انعطاف‌پذیر یک اثر دفعی ایجاد می‌کند که در اثر آن از نظر انرژی، جذب پروتئین‌ها روی مولکول‌های PEG ، مطلوب نیست.
Pishko توضیح می‌دهد: «در این مطالعه، برای ایجاد نانوذرات پلیمری هسته- پوسته، از یک فرایند آرایش لایه‌به‌لایه (LbL) استفاده نمودیم. در این نانوذرات، نانودانه‌های فلوئورسانس (برای شبیه‌سازی یک هسته دارویی جامد) در نانوپوسته‌های ماکرومولکولی کپسوله شده‌اند. نانوپوسته‌های متشکل از پلی‌الکترولیت‌های چندلایه را مولکول‌های PEG ، که دارای وزن‌های مولکولی مختلف (دو هزار، پنج هزار، یا۲۰ هزار) هستند، اصلاح کرده تا در گردش خون یک نانوذره آب‌دوست، با عمر طولانی ایجاد شود».
محققان میان میزان جذب و ویژگی‌های شیمیایی-فیزیکی (شامل بار سطحی و آب‌دوستی) نانوذرات هسته-پوسته ارتباطی پیدا کردند. Pishko نتیجه می‌گیرد: «ما توانستیم تشخیص دهیم که نانوپوسته آب‌دوستِ دارای بار منفی کم یا خنثی، می‌تواند جذب نانوذرات هسته-پوسته را درون بدن کاهش دهد».
یافته‌های این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان:
Macrophage Uptake of Core-Shell Nanoparticles Surface Modified with Poly ethylene glycol
در مجله Langmuir منتشر شده است.
