Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Seminarium 3
Strona główna Nowe technologie
Dodatkowy na dole

Dodatkowy u góry

Nanocząsteczki pomocne w poszukiwaniu blaszek miażdżycowych

Zespół naukowców z Case Western Reserve University opracował wielofunkcyjną nanocząsteczkę, która umożliwia rozpoznanie zmian miażdżycowych za pomocą badania rezonansu magnetycznego (MRI). Technologia ta stanowi krok naprzód w kierunku opracowania nieinwazyjnej metody identyfikacji zmian miażdżycowych o dużym ryzyku pęknięcia – czyli zmian, które mogą być przyczyną zawału serca i udaru – w czasie, kiedy można je wyleczyć.

W chwili obecnej lekarze identyfikują tylko te zmiany miażdżycowe, które powodują zwężenie światła naczynia krwionośnego wskutek narastania grubości blaszki miażdżycowej. Żeby tego dokonać, lekarze muszą umieścić w świetle naczynia cewnik, który wprowadza się poprzez nacięcie tętnicy w okolicy ramienia, pachwiny lub szyi. Do cewnika podaje się środek cieniujący, który umożliwia udokumentowanie obecności zwężenia za pomocą zdjęcia rentgenowskiego.

Jednak naukowcy z Case Western Reserve w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nano Letters opisują, że nanocząsteczka stworzona z cylindrycznej cząsteczki wirusa mozaiki tytoniu jest zdolna do lokalizowania zmian miażdżycowych i pozwala na ich obrazowanie w tętnicach o wiele efektywniej i ze znacznie mniejszą dawką środka cieniującego.

Co jednak najważniejsze, wyniki pracy naukowców wskazują, że opracowane przez nich cząsteczki w swoisty sposób „osiedlają” się na płytkach miażdżycowych poprzez rozpoznawania biomarkerów na ich powierzchni. Hipotetycznie umożliwia to takie zaprogramowanie nanocząstek, by te rozróżniały blaszki o wysokim ryzyku pęknięcia od blaszek stosunkowo stabilnych. Samo zastosowanie środka cieniującego nie pozwala na coś takiego.

„Z chemicznego punktu widzenia, tworzenie cząsteczek o niesferycznych kształtach nadal stanowi dla nas wyzwanie, jednak, jak się okazuje, to właśnie niesferyczne cząsteczki znajdują najwięcej zastosowań w medycynie” mówi Nicole F. Steinmetz, profesor inżynierii biomedycznej z Case Western Reserve. „Wydaje się, że natura w tym względzie znacznie nas wyprzedziła. Korzystamy z mechanizmów, które istnieją już w przyrodzie i przekształcamy je w coś użytecznego w medycynie.”

Cylindryczne nanocząsteczki tworzone są z cząsteczek wirusa mozaiki tytoniowej – bardzo małego, cylindrycznego organizmu, który infekuje komórki roślinne, ale poza nimi jest zupełnie niegroźny.
Steinmetz, który specjalizuje się w bioinżynierii wirusów roślinnych, współpracował z Xin Yu, profesor inżynierii biomedycznej, która specjalizuje się w opracowywaniu nowych technologii badania rezonansu magnetycznego dla potrzeb diagnozowania chorób sercowo-naczyniowych. Wspólnie udało im się stworzyć urządzenie, które transportuje i koncentruje środek obrazujący na powierzchni blaszek miażdżycowych.

Do zespołu naukowców należeli: Michael A. Bruckman – uczestnik studiów post-doktoranckich oraz Lauren N. Randolph – uczestnik studiów magisterskich, obydwaj pracowali w laboratorium prof. Steinmetz; Kai Jiang – doktorant pracujący w laboratorium prof. Yu oraz adiunkt Leonard G. Luyt i doktorantka Emily J. Simpson, obydwoje z wydziału chemii University of Western Ontario.

Wydłużone nanocząsteczki cechują się większym prawdopodobieństwem tego, że zostaną wypchnięte z obszaru środkowego przepływu krwi w kierunku ściany naczynia (w porównaniu do cząsteczek sferycznych). Naukowcy twierdzą również, że taki kształt cząsteczki pozwala na jej bardziej stabilne przyłączenie do zmiany miażdżycowej.

Do powierzchni cząsteczki wirusa przyczepione zostają krótkie łańcuchy aminokwasów zwanych peptydami, które sprawiają, że nanocząsteczka przyczepia się do tego fragmentu ściany naczynia, gdzie aktywnie tworzy się lub istnieje już blaszka miażdżycowa. Peptydy syntetyzowali Luyt i Simpson.

„Wiązanie umożliwia nanocząsteczkom na pozostanie w miejscu wiązania przez dłuższy czas, natomiast siły działające przez przepływającą krew sprawiają, że cząsteczki sferyczne wymywane są z powierzchni blaszki o wiele łatwiej z racji ich kształtu,” mówi Yu.

Do powierzchni wirusa przyczepione także zostały cząsteczki emitujące światło bliskie podczerwieni (służące do obrazowania optycznego), a także jony gadolinu (przyłączone do cząsteczek organicznych w celu zmniejszenie toksyczności metalu), które używane są jako środek kontrastujący w badaniach rezonansu magnetycznego. Naukowcy używali obrazowania optycznego, żeby móc weryfikować wyniki otrzymane za pomocą badania rezonansu magnetycznego.

Umieszczenie jonów gadolinu na powierzchni nanocząsteczek (w porównaniu do bezpośredniego ich wstrzykiwania do krwioobiegu) zwiększyło współczynnik relaksacyjności – mówiący o kontraście pomiędzy tkanką zdrową a chorą – o ponad cztery rzędy wielkości. 

„Środek kontrastowy wstrzykiwany bezpośrednio do krwi posiada relaksacyjność rzędu 5, stworzona przez nas nanocząsteczka – 35000,” powiedział Steinmetz, powołany przez Case Western Reserve School of Medicine.

Spowodowane jest to tym, że jedna nanocząsteczka niesie ze sobą około 2000 cząsteczek środka cieniującego, co sprawia, że jego koncentracja na powierzchni blaszki jest ogromna. Po drugie, dołączenie cząsteczek środka cieniującego do rusztowania z nanocząsteczki niweluje bezładny ruch cząsteczek i dodatkowo przyczynia się do lepszego współczynnika relaksacyjności, tłumaczą naukowcy.
Mimo zastosowania 400-krotnie mniejszej ilości środka kontrastującego dostarczanego bezpośrednio do blaszki miażdżycowej, naukowcy otrzymują lepszy niż tradycyjny obraz tych zmian.

Nanocząsteczka z wirusa mozaiki tytoniowej ma jeszcze jedną, ważną zaletę: większość zaprojektowanych dotąd nanocząsteczek, których celem było transportowanie środka cieniującego zbudowanych było ze środków syntetycznych. Niektóre z nich mogły pozostawać w ciele człowieka przez jakiś czas po zastosowaniu.

Wirus mozaiki tytoniowej natomiast, zbudowany jest z białek, a organizm człowieka jest świetnie wyposażony w narzędzia pomocne w rozkładaniu i pozbywaniu się ich.

Steinmetz i Yu, członkowie Case Center for Imaging Research, planują wykonanie kroku naprzód. Chcieliby sprawić, żeby ich nanocząsteczki były w stanie pokazać lekarzom, czy dana zmiana miażdżycowa jest stabilna i nie wymaga leczenia, czy może obarczona jest wysokim ryzykiem pęknięcia i potrzebuje interwencji lekarskiej. Pęknięcie blaszki miażdżycowej inicjuję kaskadę wydarzeń prowadzących do wystąpienia zawału serca lub udaru.

Żeby móc tego dokonać naukowcy w pierwszej kolejności muszą zbadać jakie biomarkery charakterystyczne są dla blaszek stabilnych i blaszek o wysokim ryzyku pęknięcia, a następnie muszą zsyntetyzować różne peptydy i użyć różnych środków kontrastujących, które pozwolą za pomocą badania MRI na rozróżnienie jednych od drugich.


„Nasze zrozumienie budowy blaszek podatnych na rozerwanie jest jeszcze niepełne, lecz jak tylko uda nam się odróżnić jedne od drugich, umożliwi to nam zmianę paradygmatu w diagnostyce i rokowaniu,” powiedziała Yu.

Naukowcy twierdzą także, że oprócz wykorzystania tej technologii do diagnozowania blaszek miażdżycowych może być ona przydatna do miejscowego dostarczania leków oraz monitorowania wyników leczenia.



Autor tłumaczenia: Bartłomiej Taurogiński

Źródło: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-02/cwru-npb020614.php\


Tagi: zawal serca, udar, blaszka miazdzycowa, nanoczasteczka, lab, laboratorium
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: 200 mln złotych w ramach kolejnych edycji konkursów NCN Gdy dziecko połknie bateryjkę, miód może je uratować Czy mózg może uznać sztuczną kończynę za prawdziwą? Makrofag zaniesie lek do guza Lżejsze i czystsze samochody dzięki taśmie z włókien Skuteczność probiotyku zależy od mikroorganizmów 200 mln złotych w ramach kolejnych edycji konkursów NCN Gdy dziecko połknie bateryjkę, miód może je uratować Czy mózg może uznać sztuczną kończynę za prawdziwą? Makrofag zaniesie lek do guza Lżejsze i czystsze samochody dzięki taśmie z włókien Skuteczność probiotyku zależy od mikroorganizmów 200 mln złotych w ramach kolejnych edycji konkursów NCN Gdy dziecko połknie bateryjkę, miód może je uratować Czy mózg może uznać sztuczną kończynę za prawdziwą? Makrofag zaniesie lek do guza Lżejsze i czystsze samochody dzięki taśmie z włókien Skuteczność probiotyku zależy od mikroorganizmów

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje