2. Taikymas
Nanodalelių vaistų pristatymo sistemos
Vykdymo fazėje studentai pereina nuo tyrinėjimo prie gilesnės nanomedicinos mokslinių mechanizmų analizės. Dėmesys sutelkiamas į supratimą, kaip nanodalelės gali veikti kaip vaistų pernešimo sistemos, galinčios transportuoti terapines molekules į konkrečias kūno vietas.
Tradiciniai medicininiai gydymo metodai dažnai remiasi vaistais, kurie cirkuliuoja visame kraujotakos tinkle. Nors toks metodas veiksmingas gydant ligas, jis dažnai sukelia stiprų šalutinį poveikį, nes vaistas veikia ir sveikus audinius.
Nanotechnologijos siūlo šios problemos sprendimą taikant tikslingą vaistų pernešimą. Nanodalelės gali būti suprojektuotos taip, kad vaistus transportuotų selektyviai į pažeistus audinius, taip padidinant gydymo efektyvumą ir sumažinant toksiškumą.
Studentai nagrinėja tris pagrindinius etapus, susijusius su vaistų pernešimu naudojant nanodaleles.
1 etapas – Nanodalelių projektavimas
Mokslininkai projektuoja nanodaleles su specifinėmis savybėmis, kurios lemia jų elgseną organizme. Svarbūs parametrai yra:
• dalelės dydis
• forma
• paviršiaus chemija
• elektrinis krūvis
Šios savybės lemia, kaip nanodalelės cirkuliuoja kraujyje, sąveikauja su ląstelėmis ir pasiekia taikinius audinius.
2 etapas – Vaisto įkrovimas
Sukūrus nanodalelės struktūrą, ji užpildoma terapinėmis molekulėmis.
Pavyzdžiui:
• Liposomos įkapsuliuoja vaistus lipidiniame dvisluoksnyje, panašiame į biologines membranas.
• Polimerinės nanodalelės jungia vaisto molekules prie savo paviršiaus.
• Anglies nanovamzdeliai gali pernešti molekules per savo tuščiavidurę cilindrinę struktūrą.
Šis etapas užtikrina, kad vaistas išliktų stabilus keliaudamas per organizmą.
3 etapas – Kontroliuojamas vaisto išlaisvinimas
Pasiekus taikinį audinį, nanodalelė išlaisvina vaistą.
Vaisto išlaisvinimą gali sukelti aplinkos veiksniai, tokie kaip:
• pH pokyčiai navikų aplinkoje
• specifiniai fermentai
• temperatūros skirtumai
• išoriniai dirgikliai, tokie kaip šviesa ar magnetiniai laukai
Kontroliuojamas išlaisvinimas leidžia vaistui veikti tiksliai ten, kur jo reikia.
Vėžinės ląstelės dažnai savo paviršiuje turi specifinius baltymus, vadinamus receptoriais. Mokslininkai projektuoja nanodaleles su molekulėmis, vadinamomis ligandais, kurios selektyviai jungiasi prie šių receptorių.
Ši sąveika atitinka „rakto ir spynos“ modelį, dažnai naudojamą molekulinėje biologijoje.
Kai nanodalelė susiduria su vėžine ląstele:
1. Ligandas prisijungia prie receptoriaus.
2. Nanodalelė prisitvirtina prie ląstelės membranos.
3. Ląstelė internalizuoja nanodalelę.
4. Vaistas išlaisvinamas vėžinėje ląstelėje.
Kadangi sveikos ląstelės neturi šių receptorių, jos daug mažiau sąveikauja su nanodalelėmis. Dėl to tikslinga nanoterapija gali žymiai sumažinti žalą sveikiems audiniams.