Profesör Bradley Smith liderliğindeki Notre Dame Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi, aşağıda ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, mevcut ilaçları değiştirilmiş silika parçacıklarına yükleyerek daha etkili hale getirmek için yeni bir teknik buldu. dergi Nanoscale. Kredi: Nanoscale, 2022, DOI: 10.1039/D2NR05528G, Royal Society of Chemistry
Notre Dame Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yükleyerek ilaçların etkinliğini artırmak için düşük maliyetli bir yöntem keşfettiler onları termal olarak modifiye edilmiş silika parçacıklarına dönüştürür. Değiştirilen parçacıklar, kimyasalları tutabilir ve salım oranlarını kontrol edebilir, böylece iyileştirilmiş ilaç verme sistemleri ve yeni bir biyomineralizasyon anlayışı için bir yol sağlar.
Nanoscale dergisinde bildirilen yeni keşfedilen bir teknik, mevcut ilaçların etkinliğini artırmanın düşük maliyetli yolu.
“Kumu alıp 500 santigrat dereceye kadar ısıtırsanız, hiçbir şey değişmez,” dedi Emil T. Hofman Üniversitede Bilim Profesörü olan Bradley Smith Notre Dame’ın. Aynı zamanda Notre Dame’ın Entegre Görüntüleme Tesisi’nin de yöneticisi olan So Smith, laboratuvarında çalışan Kimya ve Biyokimya Bölümü’nde iki doktora öğrencisi olan Canjia Zhai ve Cassandra Shaffer, parçacıkların yapısını değiştirdiklerini keşfettiklerinde şaşkına döndü. kumun ana bileşeni olan silika, 80 santigrat derecede, bir fincan kahveninkine benzer bir sıcaklıkta.
Keşif tesadüfen oldu. Parçacıklar mikroskobik olarak küçüktü – insan saçı çapının binde biri. Ancak yeni giysilere iliştirilmiş paketlerde “silika jel” yazan daha büyük benzerleri gibi, bu parçacıklar da gözenekliydi ve bir kimyasal tutabiliyordu. Bu durumda bu kimyasal, farelerdeki tümörleri saptamak için kullanılan mavi bir boyaydı.
Smith’in laboratuvarında geliştirilen yeni boyanın parçacıklardaki dar gözeneklere girmesi uzun zaman alıyordu. Bu nedenle, moleküllerin daha hızlı hareket etmesini sağlamak için Shaffer ve Zhai karışımı kaynama noktasına kadar ısıttılar ve gece boyunca bıraktılar. Ertesi gün geri döndüklerinde parçacıkların maviye döndüğünü gördüler.
Boyanın tamamen aşılandığını doğrulamak için Shaffer ve Zhai, Notre’deki mikroskopi uzmanları Tatyana Orlova ve Maksym Zhukovskyi’den yardım istedi. Dame Entegre Görüntüleme Tesisi.
Kredi: Nanoscale, 2022, DOI: 10.1039/D2NR05528G, Royal Society of Chemistry
Orlova ve Zhukovskyi yüksek çözünürlüklü elektron üretti Sadece boyanın aşılanmadığını, silika parçacıklarının kendilerinin de şekil değiştirdiğini gösteren mikroskopi görüntüleri. Orijinal parçacıklar, bir portakal kabuğu gibi gözeneklerle hafifçe noktalanmış tek kürelerdi. Yeni yapılar küreseldi ve daha küçük boya dolu küreciklerden oluşuyordu. Ayrıca burada ve orada, içinde içi boş bir çekirdeği ortaya çıkaran küçük açıklıklar vardı. Genel olarak birim içi boş bir ahududuya benziyordu.
İlk keşfin şaşkınlığından sonra bir dizi pratik soru geldi. Araştırmacılar benzer ahududu şeklindeki parçacıklara başka hangi kimyasalları yükleyebilir? Ve en önemlisi, bu kimyasallar, çevrelerindeki yapılar şekil değiştirdikten sonra bile aktif kalır mıydı?
Doktora öğrencisi Jordan Chasteen bu soruları yanıtladı ve süreci bir kanser ilacı kullanarak tekrarladı. Bir dizi testten sonra, parçacıklara yüklenen kanser ilacının hala aktif olduğunu ve kanser hücrelerini öldürme yeteneğine sahip olduğunu doğruladı.
Smith, bu keşfin mevcut ilaçları daha etkili hale getirmek için yeni bir araç sunduğunu söyledi.{4 }
“Şu anda sahip olduğumuz şey, tüm amin içeren ilaçlar kataloğunu gözden geçirmenin bir yolu ve keşfettiğimiz basit adımları izleyerek, mevcut ilaçların daha etkili veya daha az etkili olabilecek yeni versiyonlarını oluşturabiliriz. istenmeyen yan etkiler” dedi.
Smith ve öğrencileri, yükleme prosedüründeki ince değişikliklerin parçacıkların kalınlığını değiştirmelerine izin vererek, parçacıklara ince ayar yapmak için bir dizi yeni seçenek sunduğunu keşfettiler. farklı oranlarda uyuşturucu salmak için. Yeni parçacığın benzersiz yapısı, araştırmacıların ilaçların salınma şeklini gözlemleme yeteneğini geliştirmek için ona birden fazla bileşen yüklemeyi de mümkün kılabilir – örneğin, dış katmandaki bir ilaç ve “ahududu” içindeki bir boya gibi.{ 4}
Ayrıca, Smith, yeni parçacığın biyomineralleşme olarak bilinen, az anlaşılan bir biyolojik fenomene de ışık tuttuğunu söyledi.
“Amin içeren ilaçların silisdeki bozunma ve yeniden oluşum sürecini hızlandıran belirli kimyasal özelliklere sahip olduğunu bulduk ve bunun doğada olup bitenlere benzer olduğunu düşünüyoruz” dedi. Smith, örnek olarak, bir tür mikroskobik plankton olan diatomlardan ve bunların silisten oluşan cam benzeri hassas kabuklarından bahsetti.
“Bu mikroorganizmaların, kumu alıp kabuklarına yeniden şekillendirmelerini sağlayan mekanizmaları var,” dedi. söz konusu. “Ve açıkça organik moleküller kullanarak nispeten düşük sıcaklıkta yapıyorlar. Keşfettiğimiz şey, potansiyel olarak bu sürecin arkasındaki kimyanın bir kısmıdır.”
Smith ve laboratuvarı yenilik yapmaya devam ederken hem doğadan hem de laboratuvardaki keşiflerden ilham alıyor. “Buradaki genel ders,” dedi, “laboratuarda doğal süreçlerin nasıl çalıştığını keşfedebiliriz ve sonra bu bilgiyi kullanabilir ve tamamen yeni bir şey tasarlamak için bu süreçleri taklit edebiliriz.”
Referans: “Hafif koşullar altında silika nanoparçacık yeniden modelleme: eş zamanlı yük yükleme ile mezogözeneğin çok yönlü tek adımda içi boş nanoparçacıklara dönüşümü” yazan Cassandra C. Shaffer, Canjia Zhai, Jordan L. Chasteen, Tatyana Orlova, Maksym Zhukovskyi ve Bradley D. Smith, 21 Kasım 2022, Nanoscale.
DOI: 10.1039/D2NR05528G
Bu keşif, Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin sağladığı fonla mümkün oldu. .