Istraživači Univerziteta Centralne Floride kreirali su jedinstvenu tehnologiju za lečenje osteoporoze koja koristi nanomehuriće za isporuku tretmana ciljanim delovima tela osobe.
Novu tehnologiju su razvili Mehdi Razavi, docent na UCF-ovom medicinskom koledžu i član Biionik klastera na UCF-u, i studentkinja biomedicinskih nauka UCF-a Angela Shar iz laboratorije za biomaterijale i nanomedicinu, kao deo fokusa laboratorije na razvoj alata. za dijagnostiku i terapiju.
Osteoporoza je bolest obeležena neravnotežom između sposobnosti tela da formira novo koštano tkivo, ili okoštavanje, i razgrađuje ili uklanja staru kost, poznatu kao resorpcija.
Prema Fondaciji za zdravlje kostiju i osteoporozu (BHOF), studije sugerišu da će jedna od dve žene i do jednog od četiri muškarca starosti 50 i više godina slomiti kost zbog osteoporoze. Takođe, stručnjaci predviđaju da će do 2025. godine osteoporoza biti odgovorna za oko 3 miliona preloma i 25,3 milijarde dolara troškova godišnje.
Razavi kaže da zdravo telo neprekidno zamenjuje staro ili oštećeno koštano tkivo stalnom stopom kako bi se obezbedio dobar kvalitet i masa kostiju.
„Ali kada stopa resorpcije kostiju postane veća od formiranja kostiju, onda to dovodi do osteoporoze, sistemske bolesti skeletnog sistema“, kaže on.
Mnogi tretmani za osteoporozu danas koriste lekove kao što su bisfosfonati da inhibiraju resorpciju kostiju. Neželjeni efekti mogu uključivati osteonekrozu vilice (odloženo zarastanje vilične kosti) i gastrointestinalne probleme.
UCF pronalazak, međutim, koristi nanomehuriće koji reaguju na ultrazvuk za isporuku tretmana ciljanim delovima tela osobe.
„Postoji mnogo nanoplatformi za lečenje osteoporoze“, kaže Razavi. „Ali prednost nanomehurića koji reaguju na ultrazvuk je u tome što im je potreban ultrazvuk za prekid mehurića i isporuku gena. Ultrazvuk sam po sebi može da olakša formiranje kostiju.“
Izvodljiva, bezbedna alternativa, pronalazak UCF leči i sprečava efekte osteoporoze.
„To je tehnologija dvostrukog dejstva“, kaže Razavi. „S jedne strane smanjujete resorpciju kostiju, a sa druge strane povećavate formiranje kostiju pomoću ultrazvuka.“
U jednom primeru primene, nanomehurići nose gen za utišavanje ili nokdaun povezan sa osteoporozom, katepsin K, mala interferirajuća ribonukleinska kiselina (CTSK siRNA).
Razavi kaže da nanomehurići štite siRNA od direktne interakcije sa okolinom i ciljaju ćelije osteoklasta, koje su ćelije kostiju koje nose CTSK gen. CTSK je ključni igrač u procesu resorpcije kosti.
„Dakle, mi smanjujemo, smanjujemo visoku ekspresiju tih gena [resorpcije kostiju] koristeći siRNA“, kaže on.
On je dodao da sistem isporuke takođe pomaže da se uspori oslobađanje tretmana i produži efikasnost mehanizma za utišavanje gena.
Svaki nanomehur obuhvata tretman u gasnom jezgru i tečnom omotaču napravljenom od perfluorougljenika.
„Gasno jezgro nam pomaže da slikamo i pratimo nanomehuriće“, kaže Razavi. „Takođe je ugrađen sa molekulima koji mogu da ciljaju kost.“
„Mehurići ulaze u koštane ćelije, pretražuju i pronalaze one gene koji izazivaju osteoporozu, i sahranjuju CTSK siRNA koja onda stvara kompleks“, kaže on. „Taj kompleks je termodinamički nestabilan, a to će dovesti do neke vrste smanjenja ili utišavanja tih gena. Kada merite ekspresiju katepsina K, dobijate nižu ekspresiju toga.“
Za kontrolisano, sekvencijalno otpuštanje i prilagođeni tretman (na primer, niskog intenziteta za površinske prelome naspram visokog intenziteta za duboke lezije) ultrazvučni parametri se mogu modifikovati, uključujući vreme izlaganja, intenzitet, frekvenciju i talasni oblik.
Razavi je naveo druge upotrebe pronalaska.
„Ovo možete koristiti za rak i druge aplikacije, poput neurodegenerativnih bolesti kao što je Alchajmerova bolest“, kaže on.
Jedna od prednosti nanomehurića u odnosu na mikromehuriće je njihova sposobnost da prođu kroz ćelijsku membranu da bi isporučili terapeutike.
„Ultrazvuk zapravo može otvoriti krvno-moždanu barijeru kako bi olakšao migraciju nanomehurića u neuronske ćelije za isporuku gena“, kaže on.
Hemoterapeutski lekovi se mogu inkapsulirati u mehuriće i zatim ubrizgati u ciljane tumore. Takođe, pošto ovi mehurići imaju gasno jezgro, mogu da isporuče kiseonik.
„Jedno rešenje ovde je da se isporuči kiseonik u tkivo kako bi se olakšala regeneracija“, kaže on. „Pokušavamo da pronađemo pristupe koji bi mogli da se primene globalno, koji su neinvazivni, široko dostupni, prenosivi i jeftini.
