Биомедицинские инженеры Университета Дьюка разработали способ получения мелких частиц, которые являются безопасными для живых тканей, что позволит им создавать новые формы привлекательными для доставки лекарственных препаратов, диагностики и тканевой инженерии.
Результаты появляются в интернете 12 марта в журнале Nature связи.
«С ничего больше, чем немного тепла и света, мы можем сделать некоторые довольно странные микрочастиц», — сказал Стефан Робертс, биомедицинской инженерии научный сотрудник герцог. «Техника достаточно проста, что она может быть расширена, чтобы сделать миллиарды микрочастиц в считанные минуты».
В мире биосовместимые микрочастицы, форму, размер, внутреннюю микроструктуру и тип материала диктуют свои внутренние свойства. Хотя компании и научно-исследовательские лаборатории уже можете изготовить много сложных микрочастиц, процесс обычно включает в себя сложные технологии производства, такие как эмульсии микрофлюидики или поток литографии. Оба имеют свои недостатки.
Множественная эмульсия микрофлюидика кропотливо контролирует ряд отдельных капелек масла, но изо всех сил пытается сохранить материалы полностью отделены друг от друга и не могут быть использованы для крупномасштабного производства. Поток литографии свет сияет сквозь узорчатые маски для травления форм в мягких материалах и может сделать много частиц в короткие сроки, но процесс идет трудно адаптировать для сложных форм и внутренней архитектуры.
Работа с Ашутош Chilkoti, Алан л. Каганов заслуженный профессор биомедицинской инженерии в Университете Дьюка, Робертс отправился, чтобы попробовать совершенно новый подход — биологические материалы. Исследование пары имеют историю работы с эластином-подобных полипептидов (Элпс), которые неупорядоченных белков, что так же, как клубок спагетти, черпают свою стабильность от хаоса и нет истинной формы. Совсем недавно, команда начала работу с частично упорядоченных белков (Соз), которые сохраняют многие Элпс’ биологически полезных свойств, но достаточно заказать сегментов, чтобы обеспечить большую стабильность, чем спагетти.
Оба вида белков могут быть сконструированы, чтобы двигаться взад и вперед между государствами-фазы при определенных температурах. Хотя это полезная функция для таких приложений, как медленно выпускать лекарства в организм или поддерживает рост тканей в ранах, исследователи вскоре обнаружили, что они также могли создавать различные формы частиц, поставив Елпс и отец вместе.
«Неупорядоченные белки являются горячей темой в биологии, многие исследователи пытаются узнать, как протеины без формы все-таки есть биологическая цель», — сказал Робертс. «Подводное течение нашей работы-вместо того, чтобы думать об этих белков, как ученый, материалов и посмотреть, если мы можем спроектировать их для наших собственных биологических функций в целях, которые не могут быть достигнуты с текущими материалами».
В работе Робертса и Chilkoti продемонстрировать некоторые новые микрочастицы сделал с этими двумя типами белков. Путем настройки температуры, при которых они собирать и разбирать, и подметать назад и вперед через диапазоне температур по различным ставкам, исследователи показывают, что они способны создать набор форм, таких как оболочки с твердым ядром, скорлупой без ядра, и клубок шнура, усеянного ракушками, которые они окрестили «фрукты на корню». Затем, включив фоточувствительный аминокислот, они показывают, что они могут заморозить эти формы на твердые микрочастицы со вспышки света.
Исследователи говорят, что способность создавать микрочастицы именно отдельных регионах является актуальной для таких приложений, Как доставки лекарств и тканевой инженерии.
Каждый набор параметров одновременно создает миллионы твердый, биосовместимых микрочастиц немного больше, чем средний мобильный. Это займет всего несколько минут, и все это происходит в объеме жидкой размером примерно с каплю воды.
«Это тест на тип материала, который является достаточно гибким и простым для создания часто используемых форм и архитектур, которые не видны при использовании современных методов», — сказал Робертс. «Мы используем новые биосовместимые материалы для создания невиданных форм просто путем нагревания, охлаждения и освещать их».
Это исследование было поддержано Национальными институтами здоровья (R35GM127042) и Национальным научным фондом исследовательского треугольника MRSEC (ЗВД-11-21107), аналитических приборов комплекса на НК государственный университет (САОР-1542015) и аспиранты научных стипендий программа (1106401).
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!