Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Medyczna kariera elementu z kamery internetowej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Szwajcarscy naukowcy opracowali metodę, za pomocą której można z zegarmistrzowską precyzją dostarczać leki (np. psychiatryczne czy przeciwnowotworowe) do wybranych miejsc w mózgu. Pozwala to uniknąć skutków ubocznych i pozwolić, by lek działał dokładnie tam, gdzie jest potrzebny.
Nowa metoda, stworzona przez zespół z Politechniki Federalnej w Zurychu, jest nieinwazyjna. Precyzyjne dostarczanie leku jest kontrolowane z zewnątrz, za pomocą ultradźwięków. Wyniki ekipy prof. Mehmeta Fatiha Yanika opublikowano na łamach pisma Nature Communications.
By dostarczać leki z milimetrową precyzją, Szwajcarzy zastosowali stabilne liposomy z lekiem, które sprzężono z wypełnionymi gazem wrażliwymi na ultradźwięki mikrobąbelkami. W ten sposób uzyskano kontrolowane ultradźwiękami nośniki leków (ang. Ultrasound-Controlled drug carriers; UC-carriers). Do tego opracowano sekwencję agregacji-uwalniania (ang. Aggregation and Uncaging Focused Ultrasound Sequence, AU-FUS).
Zogniskowane ultradźwięki są już wykorzystywane w onkologii, by niszczyć nowotwór w precyzyjnie zdefiniowanych miejscach. W szwajcarskiej metodzie pracuje się jednak z dużo niższym poziomem energii, by nie uszkodzić tkanek.
Zawierające drobnocząsteczkowe związki nośniki-UC są wstrzykiwane. Mogą to być, na przykład, zatwierdzone do użytku leki neurologiczne bądź neuropsychiatryczne, które pozostaną w krwiobiegu, dopóki będą enkapsulowane. Następnie wykorzystuje się 2-etapowy proces. W pierwszym etapie stosuje się falę ultradźwiękową o niskiej energii, by nośniki leków zgromadziły się w pożądanym miejscu w mózgu. Zasadniczo wykorzystujemy pulsy ultradźwięków, by wokół wybranego miejsca stworzyć wirtualną klatkę [...]. Gdy krew krąży, przepłukuje nośniki leku przez cały mózg. Ten, który trafi do klatki, nie może się z niej jednak wydostać - wyjaśnia Yanik.
W drugim etapie stosuje się wyższą energię ultradźwiękową, by wprawić nośniki w drgania. Siła ścinająca niszczy lipidową membranę, uwalniając lek. Koniec końców lek pokonuje nietkniętą barierę krew-mózg w wybranym regionie i dociera do swojego celu molekularnego.
W ramach testów akademicy zademonstrowali skuteczność metody na szczurach. Za jej pomocą zablokowali pewną sieć neuronalną, łączącą 2 regiony mózgu. Walidowaliśmy naszą metodę, nieinwazyjnie modulując rozprzestrzenianie aktywności neuronalnej w dobrze zdefiniowanym mikroobwodzie korowym (w szlaku czuciowo-ruchowym wibryssów). Manipulowaliśmy tym obwodem, ogniskowo hamując korę czuciową wibryssów za pomocą [...] muscymolu, który jest selektywnym agonistą receptora GABA-A.
Ponieważ nasza metoda agreguje leki w miejscu, gdzie powinny zadziałać, można obniżyć dawkę. W eksperymentach na szczurach ilość leku była, na przykład, 1300-krotnie niższa od typowej dawki.
Inne grupy badawcze wykorzystywały już zogniskowane ultradźwięki do dostarczania leków do konkretnych obszarów mózgu. Ich metody nie obejmowały jednak pułapek i miejscowego koncentrowania leków. Zamiast tego bazowano na lokalnym niszczeniu komórek naczyń krwionośnych; miało to zwiększyć transport leku z naczyń do tkanki nerwowej. W naszej metodzie fizjologiczna bariera między krwiobiegiem a tkanką nerwową pozostaje nienaruszona.
Obecnie naukowcy oceniają skuteczność nowej metody na zwierzęcych modelach choroby psychicznej czy zaburzeń neurologicznych. Badają ją także pod kątem nieoperowalnych guzów mózgu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) we współpracy z Wydziałem Chemicznym Politechniki Warszawskiej opracowali nową, bezrozpuszczalnikową metodę enkapsulacji cząsteczek leków w materiałach porowatych typu MOF (ang. Metal-Organic Framework).
W obecnych czasach przemysł farmaceutyczny kładzie duży nacisk na poszukiwanie nowych form nośników leków, które usprawniłyby ich precyzyjność i pozwoliły kontrolować czas uwalniania. Ze względu na dużą powierzchnię właściwą i możliwość dostosowania kształtu, wielkości i funkcjonalności porów, bardzo obiecującą klasą materiałów, które mogą stanowić platformę do przenoszenia leku w organizmie, są organiczno-nieorganiczne hybrydowe materiały typu MOF. Stosowane obecnie metody wypełniania porów materiałów MOF cząsteczkami leku polegają na nasączaniu uprzednio zsyntezowanego i aktywowanego materiału MOF w odpowiednio przygotowanych roztworach leków. Ta z pozoru prosta czynność jest czasochłonna i obejmuje pojedyncze operacje: syntezę i aktywację materiału MOF, nasączanie, przemywanie i suszenie. Otrzymane w ten sposób materiały mają mniejszą pojemność niż obecnie stosowane nośniki leków - mezoporowate krzemionki czy nośniki organiczne.
Od wielu lat mój Zespół prowadzi intensywne badania nad projektowaniem i syntezą molekularnych prekursorów oraz ich kontrolowaną transformacją do hybrydowych materiałów funkcjonalnych. Realizujemy to strategią typu "bottom-up", wykorzystując zarówno klasyczne metody rozpuszczalnikowe, jak i przyjazne środowisku metody mechanochemiczne - mówi prof. Janusz Lewiński.
Naukowcy z IChF PAN we współpracy z kolegami z Wydziału Chemicznego PW opracowali nową, prostą i bezrozpuszczalnikową metodę enkapsulacji leków w materiałach typu MOF, w której zastosowany kompleks metalu działa zarówno jako prekursor leku, jak i element budulcowy materiału MOF. Według naukowców, wykorzystanie tej metody pozwoliło w sposób znaczący usprawnić enkapsulację cząsteczek leku w materiałach typu MOF oraz otworzyć drogę do otrzymywania wielu innych kompozytów typu "lek@MOF".
To jest szybka i prosta procedura, w której reakcja mechanochemiczna bez użycia rozpuszczalnika pozwala na otrzymanie kompozytu "lek@MOF" nawet w 20 min - mówi dr Daniel Prochowicz, współautor pracy.
Synteza mechanochemiczna jest bardzo prosta. Do przeprowadzenia reakcji potrzebujemy stałych prekursorów i elektrycznego młyna. Podczas mielenia substratów siła mechaniczna robi za nas całą robotę - mówi Jan Nawrocki, doktorant w grupie prof. Lewińskiego oraz pierwszy autor publikacji.
Naukowcy podkreślają, że opracowana przez nich metoda z użyciem miedziowego klastera ibuprofenowego jest dopiero początkiem badań nad bardziej biokompatybilnymi materiałami, opartymi między innymi na cyrkonie i żelazie.
Droga, która pozwoli na wykorzystanie materiałów typu MOF w przemyśle farmaceutycznym, jest zapewne długa i kręta, jednak jeśli zostaną one wprowadzone na rynek, to nasza metoda, ze względu na swoją prostotę wytwarzania, będzie bardzo korzystna z ekonomicznego punktu widzenia - mówi Prochowicz.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
By zapobiec fałszowaniu leków, tabletkom czy kapsułkom nadaje się unikatowe kształty i kolory. Stosowane są też różne oznaczenia czy charakterystyczne opakowania. Nie na wiele się to jednak zdaje, bo zgodnie z oszacowaniami, sfałszowane leki stanowią co najmniej 10% globalnego rynku farmaceutycznego. Powodują one znaczne straty na rynku farmaceutycznym, a niekiedy zagrażają zdrowiu i życiu pacjentów.
Naukowcy z Purdue University wpadli na pomysł, by jako zabezpieczenie wdrożyć jadalne fizycznie nieklonowalne funkcje PUF (ang. Physical Unclonable Function), które dotąd znaliśmy z zastosowań elektroniczno-informatycznych.
Jadalne PUF zespołu Younga Kima są cienkimi filmami. Ponieważ są w 100% białkowe, można je spożywać jako część tabletki bądź kapsułki.
PUF cechuje zdolność generowania innej odpowiedzi przy każdej stymulacji, przez co są one nieprzewidywalne i skrajnie trudne do duplikowania. Jak tłumaczą autorzy artykułu z pisma Nature Communications, nawet producent nie mógłby stworzyć drugiego identycznego znacznika PUF.
Oświetlanie znacznika LED-ami generuje odpowiedzi, które są używane do wyekstrahowania klucza bezpieczeństwa. Źródłem entropii są losowo rozmieszczone fluorescencyjne mikrocząstki jedwabiu.
Naukowcy wykorzystali 4 białka fluorescencyjne (eCFP, eGFP, eYFP i mKate2), które mają specyficzne szczyty wzbudzenia i emisji w paśmie światła widzialnego. Amerykanie posłużyli się jedwabiem z ekspresją białek fluorescencyjnych, produkowanym przez transgeniczne jedwabniki. Później sporządzano wodny roztwór fluorescencyjnej fibroiny, przeprowadzano liofilizację i delikatne rozdrabnianie do mikrocząstek o kształcie zeolitu (miały one rozmiar 99,3 ± 7,9 μm). W kolejnym etapie fluorescencyjne mikrocząstki rozsypywano po dużej płaskiej powierzchni i "zalewano" roztworem fibroiny.
Całość musi schnąć w ciemności w temperaturze otoczenia. Na koniec wystarczy przezroczysty film o grubości 150 μm podzielić na kwadraty. Co ważne, proces da się przeskalować do masowej produkcji.
Choć po regeneracji fluorescencyjnego jedwabiu poszczególnych rodzajów cząstek nie dało się, oczywiście, rozróżnić gołym okiem, zachowywały one swoje fluorescencyjne właściwości; po oświetleniu białym światłem eCFP, eGFP, eYFP i mKate2 dają niebieski, zielony, żółty i czerwony kolor.
Obecnie ekipa pracuje nad aplikacją na smartfony dla aptek i konsumentów. Nasz pomysł jest taki, by wykorzystać smartfon do oświetlenia tagu i zrobienia mu zdjęcia. Następnie aplikacja identyfikuje lek jako autentyczny bądź podrobiony - opowiada dr Jung Woo Leem.
Leem dodaje, że tag działa przez co najmniej 2 miesiące bez degradacji białek. Teraz Amerykanie muszą potwierdzić, że trwałość znacznika może dorównać okresowi przydatności do spożycia leku i że nie wpływa on na kluczowe składniki (substancje aktywne) lub ich moc.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wkrótce możemy zatęsknić do czasów, gdy naszej prywatności zagrażały coraz bardziej rozpowszechnione systemy telewizji przemysłowej. Na University of Michigan powstało urządzenie, które pozwoli na umieszczenie urządzeń rejestrujących obrazy w niemal dowolnej lokalizacji. Co gorsza, urządzenia takie mogą być praktycznie niewidoczne.
Czujniki obrazu w kamerach czy aparatach działają dzięki zamianie padającego nań światła na sygnał elektryczny. Podobnie działają ogniwa fotowoltaiczne, zamieniające światło słoneczne w elektryczność. Inżynierowie z University of Michigan połączyli właśnie oba urządzenia w jedno, tworząc czujnik obrazu zdolny do pracy z prędkością 15 klatek na sekundę, który jest zasilany padającym nań światłem.
Specjaliści z Ann Arbor nie są pierwszymi, którzy próbowali tego dokonać. Dotychczas jednak podobne prace szły w dwóch kierunkach. Jeden z pomysłów polegał na wypełnieniu części czujnika obrazu elementami fotowoltaicznymi, co zmniejszało ilość światła, z którego można było rejestrować obraz. Drugi zaś wykorzystywał technologię przełączania się poszczególnych pikseli czujnika pomiędzy stanami, w których przetwarzały światło na obraz i na energię. Takie rozwiązanie jest złożone i zmniejsza tempo pracy rejestratora obrazu.
Profesor Euisik Yoon i doktor Sung-Yun Park wpadli na zupełnie inny pomysł. Zauważyli, że olbrzymia liczba fotonów przelatuje przez diodę fotodetektora odpowiedzialną za tworzenie obrazu. Umieścili więc pod nią drugą diodę, tym taką, która działa jak ogniwo fotowoltaiczne. To nawet nie jest recykling. To jak zbieranie śmieci. Przechwytujemy darmową energię, mówi Yoon. Jako, że dioda do fotowoltaiki jest umieszczona poniżej, cały obszar czujnika jest dostępny dla modułu tworzącego obraz. Jednocześnie zaś zapewnia zasilanie dzięki fotonom, które nie trafiły do diody umieszczonej powyżej.
Pomimo tego, że całe urządzenie zostało zbudowane za pomocą standardowych technik CMOS, to ma inną strukturę i inne właściwości elektryczne niż typowy układ do przechwytywania obrazu.
Najbardziej oczywistą różnicą jest obecność drugiej diody. Ponadto, aby diody do tworzenia obrazu i do pozyskiwania energii mogły działać jednocześnie urządzenie zostało zaprojektowane tak, by korzystało z dziur elektronowych w krzemie. Tam, gdzie brakuje elektronu, taka dziura działa jak dodatni nośnik ładunku elektrycznego. Dziury poruszają się wolniej od elektronów, jednak na tyle szybko, że nie zakłócają procesu przechwytywania obrazu.
Wynikiem prac zespołu Yoona jest układ scalony z pikselami o szerokości 5 mikrometrów, który w słoneczny dzień (60 000 luksów) zapewnia sobie wystarczającą ilość energii by pracować z prędkością 15 klatek na sekundę, natomiast standardowe światło dzienne wystarcza mu do pracy w tempie 7,5 klatki na sekundę.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W laboratoriach Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego powstał samonaprawiający się hydrożel, który z pewnością znajdzie zastosowanie w medycynie, np. w funkcji szwów czy transporterów leków, oraz przemyśle. Na zasadzie zamka błyskawicznego żel wiąże się w ciągu zaledwie kilku sekund, w dodatku na tyle mocno, że wytrzyma wielokrotne rozciąganie.
Hydrożele powstają z łańcuchów polimeru. Ponieważ są galaretowate, przypominają tkanki miękkie. Wcześniej naukowcy nie potrafili uzyskać błyskawicznie samonaprawiających się żeli, co ograniczało ich zastosowania. Zespół Shyni Varghese poradził sobie z tym wyzwaniem, wykorzystując wolne łańcuchy boczne. Wystają one ze struktury pierwotnej (pierwszorzędowej) jak palce z dłoni i mogą się o siebie zaczepiać.
Samonaprawa to jedna z podstawowych właściwości tkanek żywych, która pozwala im przetrwać powtarzające się uszkodzenia. Nic więc dziwnego, że akademicy nie ustawali w próbach stworzenia sztucznego materiału o podobnych zdolnościach.
Podczas projektowania cząsteczek łańcuchów bocznych zespół korzystał z symulacji komputerowych. Ujawniły one, że zdolność hydrożelu do samonaprawy zależy od długości "palców". Kiedy w kwasowym roztworze umieszczano dwa cylindry z hydrożelu z łańcuchami bocznymi o optymalnej długości, natychmiast do siebie przywierały. Dalsze eksperymenty pokazały, że manipulując pH roztworu, kawałki hydrożelu można łatwo spajać (niskie pH) lub odłączać (wysokie pH). Proces wielokrotnie powtarzano, bez szkody dla siły związania.
Ameya Phadke, doktorantka z laboratorium Varghese, podkreśla, że elastyczność i wytrzymałość hydrożelu w kwaśnym środowisku, takim jak w żołądku, pozwala myśleć o tym materiale w kontekście łatania perforacji żołądka czy kontrolowanego dostarczania leków na wrzody.
Zespół uważa, że samonaprawiający się materiał można by wykorzystać w likwidowaniu przecieków kwasów z uszkodzonych pojemników. Gdy w plastikowym pojemniku wycięto otwór, hydrożel ją zatkał i zahamował wypływ kwasu.
W przyszłości Amerykanie zamierzają uzyskać hydrożele działające przy innych niż kwasowe wartościach pH.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.