Био-наноструктури имат потенциал за лечение на рак
Учени имитират процеси на придвижване на клетките, с цел да основат нови „ наномашини ”, които биха могли да подкрепят третирането на ракови болести като левкемия
Нанотехнологиите разрешат атакуване на строго избрани кафези, без да засягат здравите тъкани
(снимка: CC0 Public Domain)
Наночастици с дебелина 1000 пъти по-малка от човешки косъм, ловко включени в биологичен камуфлаж, разкриват нови благоприятни условия за лекуване на рак със доста по-малко странични резултати.
В продължение на милиарди години природата е усъвършенствала разнообразни способи за придвижване на живите кафези в околната среда и за безвредно предаване на субстанции сред тях. Сега учени имитират в лабораторни условия някои от тези процеси, с цел да основат нови „ наномашини ”, които биха могли да подкрепят третирането на ракови болести като левкемия и други, излиза наяве от обява на Horizon – The EU Research & Innovation Magazine с създател Ричард Грей.
Един от методите черпи ентусиазъм от мита за Троянската война и по-конкретно от събитията, свързани с Троянския кон. Това е план под името TrojaNanoHorse с основен началник професор Валентина Кауда – инженер по химия в Политехническия университет в Торино.
Проектът се базира на основаването на кристали от цинков оксид с размери към 20 нм, които имат капацитета да унищожават ракови кафези посредством развой, започващ от вътрешността им. Тези частици в действителност са към 6000 пъти по-тънки от човешки косъм, могат да бъдат токсични за здрави кафези в човешкото тяло, само че могат и да провокират имунна реакция, която да ги защищава от развиването на израстък.
Описаните структури имат защитна обвивка, която им разрешава да „ заобиколят ” главните участници в защитните механизми на организма – имунната система и клетъчните мембрани – и да навлязат елементарно в туморните кафези. Именно този развой дава съображение планът да се дефинира като Троянския кон. Враговете на изобретателите му (имунитетът и клетъчните мембрани) биват „ заблудени ” елементарно и частиците навлизат гладко в Троя (туморните клетки).
Основният съставен елемент на обвивките са липидните молекули. От тези субстанции са построени и всички външни мембрани на клетките в живата природа. Те имат извънредно огромна роля за изолирането им от околната среда, само че също по този начин и за връзката им с нея. Известен е развой, при който се образуват така наречен липидни везикули, съдържащи потребна химична информация за редица процеси, а също по този начин и отпадни артикули от метаболизма на клетките.
Професор Кауда и нейният екип са се пробвали да копират този процес посредством обвиване на наночастиците в мехурчета (везикули), продуцирани от кафези в лабораторни условия. Това е от голяма важност за оцеляването и сполучливото напредване на частиците в човешкия организъм. Повърхността на мехурчетата може да бъде снабдена с антитела против характерни туморни кафези и по този метод да се ангажира само с тях – с кафези, които би трябвало да бъдат унищожени. Диаметърът на обвивките е сред 100 и 200 нм, което значи, че те са към 1000 пъти по-тънки от човешки косъм.
Веднъж щом везикулите срещнат съответните кафези и се свържат с тяхната повърхнина, обвивките им се сливат с клетъчните мембрани и се стига до освобождение на токсични субстанции вътре в клетките. Благодарение на това, че обвивките са взети от кафези на самия пациент, може да се реализира индивидуализирано лекуване, което да се скрие от имунната система и да успее да отстрани туморни промени, счита проф. Кауда.
Екипът, работещ по плана, към този момент е тествал метода в лабораторни условия против левкемия и рак на шията. Ако се окаже сполучлив, разказаният наномедицински метод би могъл да има съществени преимущества по отношение на класическата химиотерапия. Нанотехнологиите разрешат атакуване на строго избрани кафези, оставяйки здравите тъкани незасегнати, а по този метод се понижават в забележителна степен неподходящите странични резултати от лекуването.
Методът има обаче един сериозен минус. Засега се разчита главно на инцидентното прикрепване към туморните кафези в мечтаната област на тялото – след въвеждането на наночастиците в организма те циркулират свободно в него чрез кръвообращението и нямат заложена последна дестинация.
Друг екип от откриватели обаче работи върху нано- и микромашини, които биха могли интензивно да подобрят плана посредством строго ориентиране на лекуването в тази област от тялото, в която това е належащо. Д-р Лариса Флореа – експерт по материалознание в Trinity College в Дъблин, Ирландия, управлява план под името ChemLife за основаване на дребни везикули, които могат да се движат в течност от единствено себе си.
още по тематиката
В хода на развиването на плана се вършат опити за ревниво имитиране на тип придвижване в природата, известно като хемотаксис. То се прави от някои микроорганизми, като им разрешава да се придвижват в друго солени разтвори, както в кисела, по този начин и в алкална среда.
Още една група откриватели, този път в Щатите, са потвърдили, че наночастиците могат да бъдат доста тъкмо направлявани през лабиринт от пътища. От своя страна, Д-р Флореа и нейните сътрудници са намерили метод – посредством потребление на светлина, да разширят опциите за висока точност на това придвижване.
Учените са сътворили частици-капки, сплотяващи високочувствителни към светлината молекули и съединения, известни като сърфактанти – субстанции, намаляващи повърхностното напрежение. Те се срещат в редица детергенти, само че и в живите организми (например в белия дроб на човека).
Когато се изложат на светлина, фоточувствителните молекули трансформират формата си и надлежно повърхностното напрежение от всяка една страна на частицата-капка също се променя. Това разрешава на молекулите в нея да се движат от една точка в друга и по този метод да придвижват и самата капка.
Доказано е, че частиците могат да бъдат насочвани с изключителна акуратност и в трите измерения и да развиват скорост до 10,4 мм в секунда. Д-р Флореа декларира, че такава скорост при такива размери несъмнено значи, че се реализира експедитивност, по-голяма от тази на най-хубавите плувци в света.
Авторите на плана също по този начин са показали, че новаторските структури могат да придвижват „ багаж ”, доставяйки го от една клетка на друга и по този начин да провокират химични реакции. Това свойство може да се употребява в медицината за снабдяване на медикаменти или други средства за лекуване на характерни кафези в тялото.
Екипът е проучил и потреблението на електрически ток за придвижване на структурите в организма, защото към момента опциите на светлината за тази цел при индивида са под въпрос.
Работи и се върху микромашини, които могат да плуват или пълзят през течности, сходно на дребни бактерии. Използвайки високо прецизни техники, свързани с 3D-принтиране, откривателите са съумели да основат специфични хидрогелни структури с размер към няколко микрометра. Те могат да се свиват и уголемяват и по този метод да се задвижват напред.
Д-р Флореа оприличава тези структури на цвете, което се отваря и затваря в отговор на разнообразни тласъци, да вземем за пример смяна в pH на средата, смяна в температурата или светлината. Това е допустимо, защото хидрогеловете могат да гълтам и освобождават вода при дадена смяна в околната среда. Засега реакциите при смяна в температурата и светлината не са на практика осъществими, само че това се чака да се случи в близко бъдеще, споделя ръководителят на плана.
Описаните хидрогелове се употребяват от екипа и за основаване на структури с сходство на флагелум (камшиче) – органел при някои микроорганизми, служител за тяхното напредване. Основната цел на тези съоръжения е микромашините да правят придвижвания, нужни за доставянето на медикаменти от едно място към друго.
Възможно е микромашините да се приложат и за възстановяване на редица индустриални реакции или при основаване на „ микрохващачи ”, които биха могли да се управляват от разстояние, с цел да се поддържат деликатни детайли като човешките кафези без риск от тяхното увреждане.
Нанотехнологиите разрешат атакуване на строго избрани кафези, без да засягат здравите тъкани
(снимка: CC0 Public Domain)
Наночастици с дебелина 1000 пъти по-малка от човешки косъм, ловко включени в биологичен камуфлаж, разкриват нови благоприятни условия за лекуване на рак със доста по-малко странични резултати.
В продължение на милиарди години природата е усъвършенствала разнообразни способи за придвижване на живите кафези в околната среда и за безвредно предаване на субстанции сред тях. Сега учени имитират в лабораторни условия някои от тези процеси, с цел да основат нови „ наномашини ”, които биха могли да подкрепят третирането на ракови болести като левкемия и други, излиза наяве от обява на Horizon – The EU Research & Innovation Magazine с създател Ричард Грей.
Един от методите черпи ентусиазъм от мита за Троянската война и по-конкретно от събитията, свързани с Троянския кон. Това е план под името TrojaNanoHorse с основен началник професор Валентина Кауда – инженер по химия в Политехническия университет в Торино.
Проектът се базира на основаването на кристали от цинков оксид с размери към 20 нм, които имат капацитета да унищожават ракови кафези посредством развой, започващ от вътрешността им. Тези частици в действителност са към 6000 пъти по-тънки от човешки косъм, могат да бъдат токсични за здрави кафези в човешкото тяло, само че могат и да провокират имунна реакция, която да ги защищава от развиването на израстък.
Описаните структури имат защитна обвивка, която им разрешава да „ заобиколят ” главните участници в защитните механизми на организма – имунната система и клетъчните мембрани – и да навлязат елементарно в туморните кафези. Именно този развой дава съображение планът да се дефинира като Троянския кон. Враговете на изобретателите му (имунитетът и клетъчните мембрани) биват „ заблудени ” елементарно и частиците навлизат гладко в Троя (туморните клетки).
Основният съставен елемент на обвивките са липидните молекули. От тези субстанции са построени и всички външни мембрани на клетките в живата природа. Те имат извънредно огромна роля за изолирането им от околната среда, само че също по този начин и за връзката им с нея. Известен е развой, при който се образуват така наречен липидни везикули, съдържащи потребна химична информация за редица процеси, а също по този начин и отпадни артикули от метаболизма на клетките.
Професор Кауда и нейният екип са се пробвали да копират този процес посредством обвиване на наночастиците в мехурчета (везикули), продуцирани от кафези в лабораторни условия. Това е от голяма важност за оцеляването и сполучливото напредване на частиците в човешкия организъм. Повърхността на мехурчетата може да бъде снабдена с антитела против характерни туморни кафези и по този метод да се ангажира само с тях – с кафези, които би трябвало да бъдат унищожени. Диаметърът на обвивките е сред 100 и 200 нм, което значи, че те са към 1000 пъти по-тънки от човешки косъм.
Веднъж щом везикулите срещнат съответните кафези и се свържат с тяхната повърхнина, обвивките им се сливат с клетъчните мембрани и се стига до освобождение на токсични субстанции вътре в клетките. Благодарение на това, че обвивките са взети от кафези на самия пациент, може да се реализира индивидуализирано лекуване, което да се скрие от имунната система и да успее да отстрани туморни промени, счита проф. Кауда.
Екипът, работещ по плана, към този момент е тествал метода в лабораторни условия против левкемия и рак на шията. Ако се окаже сполучлив, разказаният наномедицински метод би могъл да има съществени преимущества по отношение на класическата химиотерапия. Нанотехнологиите разрешат атакуване на строго избрани кафези, оставяйки здравите тъкани незасегнати, а по този метод се понижават в забележителна степен неподходящите странични резултати от лекуването.
Методът има обаче един сериозен минус. Засега се разчита главно на инцидентното прикрепване към туморните кафези в мечтаната област на тялото – след въвеждането на наночастиците в организма те циркулират свободно в него чрез кръвообращението и нямат заложена последна дестинация.
Друг екип от откриватели обаче работи върху нано- и микромашини, които биха могли интензивно да подобрят плана посредством строго ориентиране на лекуването в тази област от тялото, в която това е належащо. Д-р Лариса Флореа – експерт по материалознание в Trinity College в Дъблин, Ирландия, управлява план под името ChemLife за основаване на дребни везикули, които могат да се движат в течност от единствено себе си.
още по тематиката
В хода на развиването на плана се вършат опити за ревниво имитиране на тип придвижване в природата, известно като хемотаксис. То се прави от някои микроорганизми, като им разрешава да се придвижват в друго солени разтвори, както в кисела, по този начин и в алкална среда.
Още една група откриватели, този път в Щатите, са потвърдили, че наночастиците могат да бъдат доста тъкмо направлявани през лабиринт от пътища. От своя страна, Д-р Флореа и нейните сътрудници са намерили метод – посредством потребление на светлина, да разширят опциите за висока точност на това придвижване.
Учените са сътворили частици-капки, сплотяващи високочувствителни към светлината молекули и съединения, известни като сърфактанти – субстанции, намаляващи повърхностното напрежение. Те се срещат в редица детергенти, само че и в живите организми (например в белия дроб на човека).
Когато се изложат на светлина, фоточувствителните молекули трансформират формата си и надлежно повърхностното напрежение от всяка една страна на частицата-капка също се променя. Това разрешава на молекулите в нея да се движат от една точка в друга и по този метод да придвижват и самата капка.
Доказано е, че частиците могат да бъдат насочвани с изключителна акуратност и в трите измерения и да развиват скорост до 10,4 мм в секунда. Д-р Флореа декларира, че такава скорост при такива размери несъмнено значи, че се реализира експедитивност, по-голяма от тази на най-хубавите плувци в света.
Авторите на плана също по този начин са показали, че новаторските структури могат да придвижват „ багаж ”, доставяйки го от една клетка на друга и по този начин да провокират химични реакции. Това свойство може да се употребява в медицината за снабдяване на медикаменти или други средства за лекуване на характерни кафези в тялото.
Екипът е проучил и потреблението на електрически ток за придвижване на структурите в организма, защото към момента опциите на светлината за тази цел при индивида са под въпрос.
Работи и се върху микромашини, които могат да плуват или пълзят през течности, сходно на дребни бактерии. Използвайки високо прецизни техники, свързани с 3D-принтиране, откривателите са съумели да основат специфични хидрогелни структури с размер към няколко микрометра. Те могат да се свиват и уголемяват и по този метод да се задвижват напред.
Д-р Флореа оприличава тези структури на цвете, което се отваря и затваря в отговор на разнообразни тласъци, да вземем за пример смяна в pH на средата, смяна в температурата или светлината. Това е допустимо, защото хидрогеловете могат да гълтам и освобождават вода при дадена смяна в околната среда. Засега реакциите при смяна в температурата и светлината не са на практика осъществими, само че това се чака да се случи в близко бъдеще, споделя ръководителят на плана.
Описаните хидрогелове се употребяват от екипа и за основаване на структури с сходство на флагелум (камшиче) – органел при някои микроорганизми, служител за тяхното напредване. Основната цел на тези съоръжения е микромашините да правят придвижвания, нужни за доставянето на медикаменти от едно място към друго.
Възможно е микромашините да се приложат и за възстановяване на редица индустриални реакции или при основаване на „ микрохващачи ”, които биха могли да се управляват от разстояние, с цел да се поддържат деликатни детайли като човешките кафези без риск от тяхното увреждане.
Източник: technews.bg
КОМЕНТАРИ