Poslednjih godina, biomedicinski inženjeri razvijaju revolucionarne tehnike koje imaju potencijal da unaprede dijagnostiku bolesti i precizno isporučuju terapije unutar ljudskog tela. Jedna od najprominentnijih strategija oslanja se na upotrebu nanočestica (NP), sitnih čestica veličine između 1 i 100 nm, koje mogu da obavljaju složene zadatke, uključujući slikovne analize i ciljanu isporuku lekova.
Međutim, dosadašnji terapeutski potencijal nanočestica bio je ograničen zbog nekoliko izazova. Ključni problem je njihova veličina, koja često otežava prodiranje u vitalna tkiva, čime se smanjuje efikasnost isporuke lekova. Kada se unesu u organizam, NP često brzo hvata retikuloendotelni sistem (RES), zadužen za eliminaciju stranih čestica iz krvotoka.
Istraživači sa Proteogenomskog istraživačkog instituta za sistemsku medicinu nedavno su započeli istraživanje isporuke nanočestica u plućno tkivo preko ćelijskih barijera, koristeći specijalizovane strukture poznate kao kaveole. Njihovi rezultati, objavljeni u časopisu Nature Nanotechnology, ukazuju na to da bi ovaj pristup mogao značajno unaprediti efikasnost isporuke NP.
U svom radu, Tapas R. Naiak, Adrian Charastina i saradnici naglašavaju potencijal NP za preciznu sistemsku isporuku slikovnih i terapeutski aktivnih agenasa. „Njihova veličina doprinosi brzom čišćenju retikuloendotelnog sistema i lošem prodiranju ključnih barijera endotelnih ćelija, ograničavajući unos u ciljno tkivo, sigurnost i efikasnost. Naš rad otkriva sposobnost sistema pumpanja kaveola da prevaziđe ova ograničenja i brzo isporuči nanočestice, posebno u pluća,“ navode istraživači.
U različitim eksperimentima, istraživači su koristili metalne i dendritične nanočestice raznih veličina za snimanje i isporuku lekova u pluća pacova. Umesto da se oslanjaju na tradicionalne metode, tim je koristio alternativni pristup koji se fokusira na sistem pumpanja kaveola za transport čestica kroz krvne sudove.
Kaveole su male invaginacije na ćelijskim membranama koje mogu efikasno transportovati molekule kroz endotelne ćelije. Istraživači su konjugovali zlatne i dendritske nanočestice sa antitelima koja ciljaju kaveole mikrovaskularnog endotela pluća, što je omogućilo visoko precizno snimanje i isporuku lekova u plućnom tkivu pacova.
Rezultati su pokazali da su pluća pacova uspešno izvučena većina intravenske doze u roku od nekoliko minuta, omogućavajući visok nivo ciljanog isporučivanja sa koncentracijama u plućima koje su nadmašile vršne nivoe u krvi.
„Početni nalazi su veoma obećavajući, jer je naš metod omogućio visoko precizno snimanje pluća i isporuku lekova ciljanim plućnim tkivima koristeći nanočestice, bez problema vezanih za brzu eliminaciju čestica iz organizma,“ ističu istraživači.
Ova studija otvara nove mogućnosti za korišćenje nanočestica u dijagnostici i terapiji, sa naglaskom na daljem istraživanju faktora koji utiču na efikasnost isporuke, kao što su veličina i oblik čestica. „Ovi rezultati naglašavaju kako endotelne ćelije mogu ograničiti i poboljšati prodiranje nanočestica u tkiva, pružajući novu paradigmu ponovnog ciljanja za brzu i preciznu isporuku,“ zaključuju Naiak, Charastina i njihovi saradnici.
