Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Obecnie testy wielu leków dla ludzi prowadzi się wstępnie na myszach. Możność uzyskania klarownego obrazu wnętrza zwierzęcia ma więc kolosalne znaczenie. W praktyce często wykorzystuje się fluorescencyjne barwniki, ale już kilka milimetrów pod skórą obraz staje się tak zamazany, że naukowcy tak naprawdę nie za bardzo wiedzą, co widzą. W ramach najnowszych eksperymentów specjaliści z Uniwersytetu Stanforda posłużyli się fluorescencyjnymi nanorurkami węglowymi, dzięki czemu rzeczywistością stało się zaglądanie na kilka centymetrów w głąb zwierzęcia. Tradycyjne barwniki nie zapewniały takiej ostrości, a nikogo nie trzeba chyba przekonywać, że w przypadku tak niewielkiego zwierzęcia jak mysz parę centymetrów to naprawdę dużo.

Wykorzystywaliśmy już podobne nanorurki do dostarczania testowanych na myszach leków przeciwnowotworowych, ale warto by też wiedzieć, gdzie medykament właściwie trafił, prawda? Z fluorescencyjnymi nanorurkami możemy w czasie rzeczywistym jednocześnie dostarczać leki i obrazować, aby określić dokładność trafiania przez preparat w cel - tłumaczy prof. Hongjie Dai.

Zespół wstrzyknął gryzoniom nanorurki o pojedynczej ścianie. Później pozostało obserwować, jak rurki i lek trafiają do narządów wewnętrznych za pośrednictwem układu krwionośnego. Nanorurki świeciły jasno po skierowaniu na zwierzę promienia lasera. Zdjęcia wykonywano kamerą ustawioną na bliską podczerwień. Amerykanie podkreślają, że w odróżnieniu od większości fluorescencyjnych barwników, świecenie fluorescencyjnych nanorurek węglowych obejmuje inną część spektrum bliskiej podczerwieni. To bardzo dobrze, ponieważ naturalna fluorescencja tkanek dotyczy długości fali poniżej 900 nanometrów, pokrywając się z zakresem biokompatybilnych barwników fluorescencyjnych, przez co obraz zostaje zamazany przez fluorescencję tła. Z nanorurkami nie ma tego problemu, ponieważ świecą w zakresie 1000-1400 nm.

Na tym jednak nie koniec plusów wynikających z wykorzystania nanorurek węglowych. Ciało rozprasza mniej światła przy większej długości fali z zakresu bliskiej podczerwieni, przez co obraz nie ulega rozmazaniu, gdy światło się przemieszcza. Ekipa Daia eksperymentowała z jednościennymi nanrurkami o różnej chiralności, średnicy itp., dzięki czemu można było dokładnie wyregulować długość fali, przy której będą one fluoryzować.

Amerykanie poddali nagranie wideo analizie głównych składowych. W ten sposób jeszcze bardziej polepszono jakość obrazu. W surowym materiale śledziona, trzustka i nerka mogą wyglądać jak jeden uogólniony sygnał. Analiza głównych składowych wyłapuje jednak niuanse zmienności sygnału i rozdziela to, co wydawało się na początku jednością, na sygnały poszczególnych narządów. Można naprawdę widzieć rzeczy położone głęboko lub przysłonięte przez inne organy, np. trzustkę - wyjaśnia jedna z autorek studium studentka Sarah Sherlock.

Dai podkreśla, że co prawda za pomocą nanorurek nie uzyska się obrazu tkanek położonych tak głęboko jak w przypadku rezonansu magnetycznego czy tomografii komputerowej, ale i tak poczyniono duże postępy w obrębie popularnych wśród praktyków tanich metod.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By 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
    • By 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
    • By 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.
       
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Aparatura medyczna podlega coraz większej miniaturyzacji, do jej konstruowania coraz częściej wykorzystuje się też materiały pochodzące z ludzkiego ciała. Bez wątpienia ciekawym pomysłem jest mikroskopijny, a w dodatku organiczny system do obrazowania z wbudowanymi nanoprzetwornikami z fosfolipidów występujących w błonach komórkowych.
      Dr Melissa Mather z Uniwersytetu w Nottingham wyjaśnia, że urządzenie można zastosować do wczesnego wykrywania nowotworów, monitorowania aktywności elektrycznej mózgu oraz śledzenia pojedynczych komórek podczas podróży przez organizm. Brytyjczycy cieszą się z tego, że nanoaparat do obrazowania jest zupełnie nietoksyczny, powstaje przecież z tego, co i tak występuje w ciele.
      Systemy do monitorowania komórek i tkanek są coraz bardziej potrzebne. Prężnie rozwijają się terapie komórkowe, ale by mieć pewność, że leczenie [parkinsonizmu, cukrzycy czy choroby serca] przebiega właściwie, należy monitorować miejsce, do którego trafiły komórki oraz ich zachowanie. To spory problem dla współczesnych technologii i staramy się temu jakoś zaradzić.
      Przetworniki elektromechaniczne były do tej pory budowane przede wszystkim z pojedynczych kryształów lub ceramiki. Niedawno jednak naukowcy zorientowali się, że jeśli zminiaturyzuje się je do skali nano, można w nich wykorzystywać o wiele więcej różnych materiałów. Wykazano, że za pomocą błon biologicznych da się ujarzmić aktywność elektryczną komórek ludzkiego ciała i przekształcić ją w energię mechaniczną.
      Mather pracuje nad formowaniem z fosfolipidów pęcherzyków (liposomów). Chodzi o wykorzystanie ich właściwości akustycznych, a więc o pozyskanie przetworników elektroakustycznych. W przyszłości jej zespół skoncentruje się na zwiększaniu mocy sygnału akustycznego poprzez modyfikacje składu, kształtu i rozmiarów liposomu.
      Brytyjczykom nie chodzi tylko o skanowanie, bo jeśli połączy się liposomy ze specyficznymi cząsteczkami wykazującymi powinowactwo do pewnych typów komórek, będzie można je lokalizować i śledzić ich ruchy po organizmie. Końcowym etapem prac mają być testy na fantomach tkankowych. Pod warunkiem, że wszystko pójdzie po myśli naukowców, prototyp systemu powinien powstać do 2016 r.
×
×
  • Create New...