Doktor habilitowany nauk farmaceutycznych Joshua Reineke z  Eugene Applebaum College of Pharmacy and Health Sciences zbadał w jaki sposób biodegradowalny polimer PLGA (polyactic-co-glycolic acid) rozpada się w żywej tkance.

Wierzy on, że jego praca może mieć szerokie znaczenie dla medycyny, ponieważ nanocząsteczki są stale opracowywane jako transportery leków w wielu chorobach. Są one także stosowane w licznych produktach leczniczych. Kinetyka biodegradacji cząsteczek jest niezwykle istotnym czynnikiem, który kontroluje w jaki sposób i dokąd dostarczany jest lek, wpływając tym samym na skuteczność leczenia jak również na obniżenie toksyczności tych cząstek dla tkanek, które nie są tkankami docelowymi dla leku.

Jak tłumaczy doktor Reineke - "jeśli nanocząsteczki podane pacjentowi uwolnią lek zanim dotrą do tkanki docelowej, wówczas wykażą one dużą toksyczność i niską efektywność. I odwrotnie - jeśli cząsteczka zostanie dostarczona do pożądanej tkanki, lecz przez długi czas nie nastąpi uwolnienie leku, wówczas nie zostanie zaobserwowany także pożądany efekt terapeutyczny."  

Wcześniejsze badania skupiały się na biodegradacji nanocząsteczek in vitro, lecz Reineke wraz z głównym autorem publikacji doktorem Abdulem Khader Mohammadem, niedawnym absolwentem WSU, wierzą, że są najbliżsi poznania biodegradacji tych materiałów po podaniu doustrojowym, czyli in vivo. Ich artykuł, “Quantitative Detection of PLGA Nanoparticle Degradation in Tissues following Intravenous Administration”, został opublikowany w kwietniu w czasopiśmie Molecular Pharmaceutics. 

Utrzymując stężenie PLGA na tym samym poziomie, Reineke i Mohammad podawali go dożylnie myszom w dwóch wariantach wielkości cząsteczki: 200 i 500 nm, a następnie mierzyli oni ilość nanocząsteczek we wszystkich tkankach. Kolejny pomiar dotyczył poziomu degradacji PLGA w ustroju. Po dokonaniu tych pomiarów porównywali je z wynikami otrzymanymi w badaniach in vitro.

Badacze stwierdzili, że nanocząsteczki o wielkości 200 nm degradowały szybciej w ustroju niż w warunkach in vitro, zaś degradacja nanocząsteczek o średnicy 500 nm przebiegała podobnie w waruknach in vitro jak i in vivo. Wątroba i śledziona wykazywały większą niż inne tkanki akumulację PLGA i dlatego ich analiza była łatwiejsza niż analiza innych tkanek.

Reineke i Mohammad stwierdzili, że większe cząsteczki (500 nm) są degradowane szybciej w wątrobie niż śledzionie, podczas gdy szybkość degradacji mniejszych cząsteczek w obu organach była zbliżona.  

“Jest wiadomym, że duże cząsteczki, jakimi są nanozwiązki, degradują różnie, i my to zweryfikowaliśmy. Jednakże degradacja in vivo nie była taka, jakiej oczekiwaliśmy po badaniach prowadzonych na kulturach tkankowych in vitro. Można natomiast jasno stwierdzić, że pomiędzy tkankami różnego typu istnieją różnice w degradacji nanocząsteczek” - twierdzi Reineke.   

Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na fakt, że degradacja in vitro nie przekłada się dokładnie na degradację in vivo, ponieważ w badaniach in vitro nie ma różnorodności tkankowej.

Reineke twierdzi, że dzięki testom in vivo różnych typów nanocząsteczek można opracować matematyczny model, który pozwoli stwierdzić, które z nich są najbardziej efektywne i charakteryzują się najniższą toksycznością.

Zdaniem doktora Reineke niezwykle ważne jest poznanie systemu utylizacji nanoczasteczek w ustroju. W związku z tym ważne jest, aby zbadać w jaki sposób i gdzie nanocząsteczki wydzielają terapeutyki.  

Badania opisane w artykule dr Reineke i dr Mohammada zostały sfinansowane przez Department of Pharmaceutical Sciences oraz Office for the Vice President of Research at Wayne State.

Przeczytaj również:

Nanopasta wyleczy ubytki kostne

Anna Byczkowska

Źródło:

http://www.technology.org/2013/05/08/new-technique-can-help-nanoparticles-deliver-drug-treatments/