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US-Wissenschaftler haben synthetische rote Blutkörperchen entwickelt, die die Weichheit, Flexibilität und den Sauerstofftransport natürlicher roter Blutkörperchen nachahmen und zur Verabreichung von Medikamenten und Diagnostika verwendet werden können.
Die Forscher hinter der Entwicklung sind von der University of California, Santa Barbara (UCSB) und der University of Michigan und haben ein Papier darüber in der Druckausgabe der Proceedings der National Academy of Sciences am 22. Dezember veröffentlicht.
Sie schreiben in ihren Hintergrundinformationen, dass, während synthetische Träger viele Fortschritte in der Medikamentenabgabe gebracht haben, sie nicht mit der Raffiniertheit von natürlichen biologischen Materialien wie roten Blutkörperchen (RBCs) übereinstimmen.
RBCs sind die produktivste Art von Zellen im menschlichen Blut und sind hochspezialisiert: Sie haben eine einzigartige Form, Größe und Zusammensetzung und sie sind mechanisch flexibel, Eigenschaften, die sie für "außergewöhnliche biologische Leistung" optimieren.
Die primäre Rolle der natürlichen roten Blutkörperchen ist der Sauerstofftransport, und die Forscher berichteten, dass die neuen synthetischen roten Blutkörperchen (sRBCs) das sehr gut tun und 90 Prozent ihrer Sauerstoffbindungskapazität nach einer Woche behalten.
Die sRBCs liefern jedoch auch "wirksame Medikamente mit kontrollierter Freisetzung" und tragen "gut verteilte Kontrastmittel für verbesserte Auflösung in der diagnostischen Bildgebung", heißt es in einer Pressemitteilung von UCSB.
Co-Autor Dr. Samir Mitragotri, Professor für Chemieingenieurwesen an der UCSB und Leiter der Forschungsgruppe, die sich mit synthetischen Materialien zur Wirkstoffabgabe befasst, sagte den Medien:
"Diese Fähigkeit, flexible biomimetische Träger für therapeutische und diagnostische Mittel zu schaffen, eröffnet wirklich eine ganze Reihe neuer Möglichkeiten bei der Verabreichung von Medikamenten und ähnlichen Anwendungen."
"Wir wissen, dass wir sRBCs weiter entwickeln können, um zusätzliche Therapeutika zu tragen, die beide in der SRBC und auf ihrer Oberfläche eingekapselt sind", fügte er hinzu.
Für die Studie synthetisierten Mitragotri und Kollegen die Partikel, indem sie Polymerschablonen in Form von winzigen Donuts herstellten, diese mit bis zu neun Schichten Hämoglobin und anderen Proteinen beschichteten, dann die Kernmatrizen entfernten und dabei Partikel gleicher Größe (etwa 5 Mikrometer Durchmesser) zurückließen ), Form und Flexibilität und in der Lage, so viel Sauerstoff zu tragen, wie natürliche rote Blutkörperchen.
Aufgrund ihrer Flexibilität unterscheiden sich diese neuen sRBCs jedoch von "herkömmlichen" polymerbasierten Biomaterialien, die als Träger für therapeutische und diagnostische Wirkstoffe entwickelt wurden, so die Forscher. Diese erhöhte Flexibilität bedeutet, dass die sRBCs in Kanäle eintreten und strömen können, die kleiner als ihr Ruhedurchmesser sind, sich als Reaktion auf die Strömung dehnen und beim Austritt wie bei natürlichen Erythrozyten wieder scheibenförmig werden.
Die Forscher sagten, dass die Techniken, die sie zur Herstellung von sRBCs verwenden, auch verwendet werden könnten, um Partikel herzustellen, die die Form und Funktion von erkrankten Zellen nachahmen, wie sie bei erblichen Blutkrankheiten wie Sichelzellenanämie und hereditäre Elliptozytose auftreten Verständnis für diese Krankheiten.
"Nachahmung synthetischer Biomaterialpartikel im roten Blutkörperchen"
Nishit Doshi, Alisar Zahr, Srijanani Bhaskar, Jörg Lahann und Samir Mitragotri.
PNAS 22. Dezember 2009 vol. 106 nein. 51 21495-21499
Vor dem Druck am 14. Dezember 2009 online veröffentlicht
DOI: 10.1073 / pnas.0907127106
Quelle: Universität von Kalifornien Santa Barbara.
Geschrieben von: Catharine Paddock, PhD

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