W przeciwieństwie do stosowanych do tej pory innych anty-toksynowych środków, nanogąbka może absorbować na swojej powierzchni szeroką gamę „toksyn tworzących pory” niezależnie od ich struktury cząsteczkowej.

W badaniach przeciwko alfa-hemolizynie wytwarzanej przez MRSA zastosowanie pre-inokulacji nanogąbkami, pozwoliło na przeżycie 89% myszy poddanych działaniu letalną dawką toksyny.

Jest to nowy sposób na usuwanie toksyn z krwioobiegu – mówi prof. nanoinżynierii Liangfang Zhang, z UC San Diego Jacobs School of Engineering, przewodniczący projektu.

Zamiast tworzenia specyficznych terapii dla poszczególnych toksyn naukowcy skonstruowali platformę, która jest zdolna do neutralizowania szerokiej gamy toksyn wytwarzanych przez patogeny nawet w przypadku antybiotykoopornych szczepów bakteryjnych, chociażby takich jak MRSA. Badania mogą także doprowadzić do stworzenia niegatunkowo specyficznej terapii przeciwko jadom węży czy pszczół.

Nanogąbki jako wabiki

W celu uniknięcia system odpornościowego i pozostania w krwioobiegu nanogąbki opłaszczane są błonami komórkowymi czerwonych krwinek. Technologia opłaszczania błonami czerwonych krwinek, została opracowana w laboratorium prof. Liangfang Zhang w UC San Diego. Naukowcy wykazali wcześniej, że nanocząstki imitujące czerwone krwinki mogą być stosowane w dostarczaniu leków do walki z nowotworami bezpośrednio do guza.

Czerwone krwinki są jednym z podstawowych celów „toksyn tworzących pory”. Kiedy grupa toksyn przebija błony komórki tworzą się pory, dochodzi do niekontrolowanego wypływ jonów i komórka umiera.

Nanogąbki wyglądające jak czerwone krwinki, służą jako wabiki na toksyny, pochłaniają je i transportują do wątroby. Nanogąbki wykorzystane w eksperymencie przeprowadzonym na myszach wykazywały 40 godzinny okres półtrwania. Ostatecznie sekwestrowane toksyny i nanogąbki były metabolizowane w wątrobie bez żadnej zauważalnej szkody dla zwierzęcia.

Każda nanogąbka ma średnicę ok 85 nm i jest wykonana z biokompatybilnego polimerowego rdzenia owiniętego błoną czerwonych krwinek. Zespół prof. Zhanga rozdziela krwinki czerwone z małej próbki krwi przy użyciu wirówki, następnie pozostawia krwinki w roztworze hipotonicznym, w którym krwinki czerwone pęcznieją i pękają uwalniając hemoglobinę, pozostawiając wolne błony komórkowe. Następnie nanocząstki o kształcie kulistym miesza się z błonami krwinek czerwonych do momentu opłaszczenia.

Jedna błona komórkowa czerwonej krwinki wystarczy na stworzenia tysięcy nanogąbek. Jedna dawka to armia nanogąbek wchłaniająca toksyny z krwioobiegu.

Zdolność do pochłaniania toksyn przez nanogąbki jest różna i zależy od typu toksyny np. nanogąbka pochłania 85 cząsteczek alfa-hemotoskyny, 30 cząsteczek streptolizyny-O, 850 cząsteczek melityny (składnik apitoksyny - jadu pszczelego).

W badaniach na myszach, podanie nanogąbek i alfa-hemolizyny w stosunku 1:70 zneutralizowało toksyny bez żadnych skutków ubocznych dla zwierzęcia.

Naukowcy dążą do wdrożenia wyników badań do testów klinicznych. Jedną z pierwszych aplikacji byłoby wykorzystanie nanogąbek do neutralizowanie toksyn wytwarzanych przez MRSA.

Wyniki badań zespołu prof. Zhanga zostały opublikowane 14 kwietnia w Nature Nanotechnology

Anita Kunikowska

Źródło:

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130414193435.htm