Wewnątrz rdzenia polimeru, na zewnątrz otoczki czerwonej krwinki i dokowanych do niej cząsteczek toksyny - tak naukowcy wyobrażają sobie strukturę i sposób działania ich mini-gąbek. Zdjęcie: Hu i in. / Nature Nanotechnology
Czytanie na głos W przypadku niektórych infekcji nie tyle patogeny powodują problemy w organizmie - to toksyny hojnie je uwalniają. Jeśli te toksyny mogą zostać uwięzione we krwi, zarazki tracą dużą część swojej skuteczności. Jeden ze sposobów na osiągnięcie tego celu mogli znaleźć amerykańscy naukowcy: zalewają krew drobnymi nano-gąbkami, które zbierają cząsteczki trucizny i kierują je do wątroby w celu trawienia. Jak dotąd udało się tylko myszom, ale ta metoda ma duży potencjał, nawet w klinice, która ma być stosowana - z zaskakująco wieloma różnymi toksynami. Zwykle trzeba dokładnie wiedzieć, jak zaprojektowano cząsteczkę toksyny, aby opracować odpowiednie środki zaradcze. Może to być specjalnie dostosowane przeciwciało, które reaguje tylko na przedmiotową toksynę, a nawet substancja, której cząsteczki pasują jak klucz do zamka toksyny, czyniąc go nieszkodliwym. Minusem takich systemów: każdy rodzaj toksyny wymaga innego antidotum.

Cząstka dla (prawie) wszystkich przypadków

Mini gąbki, które opracowali Che-Ming Hu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i jego współpracownicy, są nieco inne. Możesz teraz zbierać i usuwać całą serię różnych toksyn dzięki prostej sztuczce: naukowcy ubierali kuliste nanocząsteczki w otoczce czerwonych krwinek. To właśnie jest celem dużej grupy toksyn zwanych toksynami porotwórczymi. Są one tworzone na przykład przez przerażający zarodek szpitalny MRSA, przez niektóre patogenne gatunki E. coli, przez Listerię i patogena wąglika, ale występują również w wielu truciznach owadów i węży. Chociaż cząsteczki tych toksyn różnią się znacznie, ich zasada działania jest zawsze taka sama: wbudowują się w błonę komórek krwi, tworząc w nich dziury i tym samym zabijając komórki w kształcie miseczki.

W przypadku nanocząstek otoczka komórek krwi służy teraz, z jednej strony, przyciąganiu cząsteczek toksyny. Osiedlają się i tworzą dziury, ale nie mogą zaszkodzić nano-gąbce pod spodem, a następnie uciec ponownie. Z drugiej strony, membrana jest kamuflażem: ponieważ działają one jak czerwone krwinki z zewnątrz, układ odpornościowy nie działa na nanocząsteczki. pokaz

W praktyce system już się sprawdził. Przede wszystkim naukowcy przetestowali go na przykładzie alfa-hemolizyny, toksyny ze szpitalnego zarodka MRSA. Jeśli ktoś wstrzyknie go w skórę myszy, po krótkim czasie rozwijają się zapalne rany, które silnie puchną. Jednak zanim naukowcy zmieszali truciznę z nano gąbką, skóra myszy pozostała całkowicie nienaruszona. Jeszcze bardziej imponujący był efekt, gdy zwierzętom wstrzyknięto większą dawkę bezpośrednio do krwioobiegu: bez antidotum wszystkie myszy zmarły w ciągu sześciu godzin. W przeciwieństwie do tego, otrzymali nanocząstki dwie minuty przed zastrzykiem, przeżyli 89 procent. Leczenie po iniekcji nadal przynosiło efekty: 44% zwierząt to zrobiło.

Chwytaj i usuwaj

Najwyraźniej nanocząsteczki o średnicy około 85 nanometrów i około 3000 razy mniejszej niż czerwone krwinki gromadzą cząsteczki trucizny na swojej powierzchni - do 80 na pojedynczej cząsteczce. Następnie przenoszą swój ładunek w kierunku wątroby, gdzie cząsteczki, w tym ich toksyczny ładunek, są trawione - nie powodując uszkodzenia wątroby.

Następnie, jak zawsze w takich przypadkach, badacze chcą rozpocząć badania kliniczne. Oczywiście najpierw należy przetestować zgodność i bezpieczeństwo nanocząstek. Jednak jeśli te wstępne testy są pozytywne, istnieje duża szansa, że ​​system sprawdzi się u ludzi, naukowcy są pewni. Chcą przede wszystkim nadal koncentrować się na truciźnie MRSA. Należy jednak liczyć na nieco inne wyniki, ponieważ alfa-hemolizyna zachowuje się w stosunku do czerwonych krwinek ludzkich nieco inaczej niż u myszy. Później zasada zostanie rozszerzona - i tym samym uzasadni się szeroko stosowaną formę terapii, którą można stosować przeciwko wszelkiego rodzaju toksynom.

Che-Ming Hu (University of California, San Diego) i wsp .: Nature Nanotechnology, publikacja online, doi: 10.1038 / nnano.2013.54 © science.de - Ilka Lehnen-Beyel

© science.de

Zalecane Wybór Redakcji