Большинство лекарственных средств должны быть внутрь или вводят в организм для выполнения их работы. В любом случае, это занимает некоторое время для них, чтобы достичь своих намеченных целей, и они также имеют тенденцию к распространению на другие участки тела. Теперь, исследователи из Массачусетского технологического института и других странах разработали систему, чтобы доставить медицинские процедуры, которые могут быть выпущены в точное время, минимально-инвазивное, и что в конечном итоге также может доставить эти лекарства специально ориентированных областях, таких, как определенной группы нейронов в мозге.
Новый подход основан на использовании крошечных магнитных частиц, заключенный в крошечный полый пузырек липидов (жировые молекулы), наполненный водой, известные как липосомы. Препаратом выбора заключена внутри этих пузырей, и может быть освобожден путем применения магнитного поля для нагрева частиц, позволяя наркотиков, чтобы уйти от липосом и в окружающие ткани.
Результаты сообщили сегодня в журнале Nature нанотехнологии в работе МИТ постдок Сюань РАО, доцент Полина Аникеева, и 14 другим в MIT, Стэнфордский университет, Гарвардский университет и Швейцарский Федеральный институт технологии в Цюрихе.
“Мы хотели систему, которая могла бы доставить препарат с временной точностью, и в конечном итоге может воздействовать на конкретное место,” Аникеева объясняет. “И если мы не хотим, чтобы это было инвазивным, то нужно найти неинвазивный способ, чтобы вызвать освобождение.”
Магнитные поля, которые легко проникают через тело — как показали детальные внутренние изображения, получаемые с помощью магнитно-резонансной томографии, или МРТ, — были естественным выбором. Трудная часть была найти материалы, которые могут быть вызваны для того чтобы нагреть вверх с помощью очень слабое магнитное поле (примерно одна сотая сила, которая используется для МРТ), для того чтобы предотвратить повреждение к препарату или окружающих тканей, говорит РАО.
РАО придумал идею магнитных наночастиц, которые уже были показаны, чтобы быть способным нагревают, помещая их в магнитное поле, и упаковки их в этих сферах называется липосомы. Они, как маленькие пузырьки липидов, что, естественно, форме сферической двойной слой вокруг капель воды.
Когда помещают внутрь высокой частоты, но низкой силы магнитного поля наночастицы нагреваются, нагревая липидов и делая их пройти переход из твердого состояния в жидкое, который делает слой более пористый — достаточно, чтобы впустить немного препарата молекулы убежать в окрестности. Когда магнитное поле выключается, липиды повторно затвердевает, предотвращая дальнейшие релизы. С течением времени, этот процесс может быть повторен, освободив дозы препарата заключен в точно контролируемых интервалов.
Перевозчики наркотиков были проектированы для того чтобы быть стабильным внутри организма при нормальной температуре тела 37 градусов Цельсия, но смогли выпустить их полезных препаратов при температуре 42 градуса. “Итак, у нас есть магнитный выключатель для доставки лекарств”, и это количество тепла достаточно мала“, чтобы не вызывать тепловое повреждение тканей”, — говорит Аникеева, который проводит встречи на кафедрах материаловедения и инженерии и мозга и когнитивных наук.
В принципе, этот метод также может быть использован, чтобы направлять частицы в конкретных, определить места в организме, используя градиенты магнитных полей, чтобы подтолкнуть их вперед, но этот аспект работы-это проект. Сейчас исследователи инъекционных частиц непосредственно в целевых местах, и, используя магнитные поля, чтобы контролировать время выпускает препарат. “Эта технология позволит нам решить пространственный аспект”, Аникеева говорит, но которая еще не была продемонстрирована.
Это может дать очень точные процедуры для широкого спектра условий, говорит она. “Многие заболевания головного мозга характеризуется ошибочное активность определенных клеток. Когда нейроны слишком активный или не достаточно активны, что проявляется в качестве расстройства, такие как болезнь Паркинсона или депрессии или эпилепсии”. Если медики хотели доставить наркотики на конкретный патч нейронов и в определенное время, например, при появлении симптомов не обнаружено, не подвергая остальную часть мозга, чтобы это лекарство, эта система “может дать нам очень точный способ для лечения этих условий”, — говорит она.
РАО говорит, что создание этих наночастиц-липосом активированными на самом деле довольно простой процесс. “Мы можем подготовить липосомы с частицами в течение нескольких минут в лаборатории”, — говорит она, и этот процесс должен быть “очень легко масштабировать вверх” для производства. И система широко применяется для доставки наркотиков: “мы можем перенести любой водорастворимый препарат,” и с некоторыми изменениями, другими препаратами, а также, говорит она.
Один из ключей к разработке этой системы было совершенствование и калибровка Способ приготовления липосом из очень однородного размера и состава. Это включает смешивание водной основе с молекул жирных кислот липидов и магнитных наночастиц и их гомогенизации при точно контролируемых условиях. Аникеева сравнивает его трясет бутылкой заправки для салата, чтобы получить масло и уксус смешал, но контролировать сроки, направление и сила встряхивания для обеспечения точного смешивания.
Аникеева говорит, что в то время как ее команда была сосредоточена на неврологические расстройства, так как это их специальность, системы доставки лекарств является довольно общей и может быть применена практически в любой части тела, например для доставки лекарства от рака, или даже для доставки обезболивающих препаратов непосредственно в пораженную область, а не доставлять их системно и воздействуя на все тело. “Это могло бы доставить его туда, где это необходимо, и не доставить его постоянно,” но только по мере необходимости.
Поскольку магнитные частицы сами по себе похожи на те, которые уже широко используются в качестве контрастных агентов для МРТ, процесс одобрения регулирующих органов для их использования может быть упрощена, поскольку их биологическая совместимость практически доказана.
В состав группы входили исследователи Массачусетского технологического института, кафедр материаловедения и инженерии и мозга и когнитивных наук, а также Института исследования мозга Макговерна, у Иванушек Центр социального мозга, и научно-исследовательской лаборатории электроники; Гарвардский университет кафедра химии и химической биологии и Джон А. полсе Школы инженерных и прикладных наук; Стэнфордский университет; и Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе. Работа была поддержана Симонс постдок, США, Агентство перспективных исследовательских оборонных проектов, Бозе Грант, и Национальными институтами здоровья.
Больше записей автора Роботы и киборги
Система датчиков помогает роботам осознавать свое положение в пространстве
Исследователи из Массачусетского технологического института впервые представили мягкий роботизированный манипулятор, способный понимать собственную конфигурацию в трехмерном пространстве. Для этого устройство …
Робот на основе инновационных алгоритмов помог ученым сделать неожиданные открытия
Группа ученых из Университета Глазго использовала автономного робота на основе инновационных алгоритмов, чтобы проанализировать влияние температуры на скорость капель масла. …
В Китае разработали механический манипулятор наподобие морского анемона
Морские анемоны – это животные, похожие на мягкую полую трубку, способную заглатывать самую разную добычу. Китайским ученым удалось сымитировать эту …
