정밀 약물 전달을 위한 새로운 '라즈베리 모양' 나노입자 개발

[아름이]

정밀 약물 전달을 위한 새로운 '라즈베리 모양' 나노입자 개발
날짜:
2022년 12월 7일
원천:
노트르담대학교
요약:
새로 발견된 기술은 기존 약물의 효과를 향상시키는 저렴한 방법을 제공합니다.

Nanoscale 저널에 보고된 새로 발견된 기술 은 기존 약물의 효과를 향상시키는 저렴한 방법을 제공합니다.

"모래를 섭씨 500도까지 가열해도 아무 변화가 없습니다."라고 노트르담 대학의 Emil T. Hofman 과학 교수인 Bradley Smith는 말했습니다. Notre Dame의 Integrated Imaging Facility 책임자이기도 한 So Smith는 자신의 연구실에서 일하고 있던 화학 및 생화학과의 박사 과정 학생인 Canjia Zhai와 Cassandra Shaffer가 그들이 입자의 구조를 변경했다는 사실을 발견했을 때 당황했습니다. 모래의 주성분인 실리카는 커피 한 잔과 비슷한 온도인 섭씨 80도입니다.

발견은 우연히 일어났다. 입자는 현미경으로 볼 때 매우 작았습니다. 사람 머리카락 직경의 1000분의 1 정도였습니다. 그러나 새 의류 품목에 부착된 패키지에 "실리카 겔"이라고 표시된 더 큰 대응 물과 마찬가지로 이러한 입자는 다공성이며 화학 물질을 보유할 수 있습니다. 이 경우, 그 화학물질은 생쥐의 종양을 감지하는 데 사용되는 파란색 염료였습니다.

Smith의 실험실에서 개발된 새로운 염료는 입자의 좁은 기공에 들어가는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 따라서 분자가 더 빨리 움직이도록 하기 위해 Shaffer와 Zhai는 혼합물을 끓는점 직전까지 데우고 밤새 두었습니다. 다음날 그들이 돌아왔을 때 그들은 입자가 파랗게 변한 것을 볼 수 있었습니다.

염료가 완전히 주입되었는지 확인하기 위해 Shaffer와 Zhai는 Notre Dame Integrated Imaging Facility의 현미경 전문가인 Tatyana Orlova와 Maksym Zhukovskyi의 도움을 받았습니다.

Orlova와 Zhukovskyi는 염료가 주입되었을 뿐만 아니라 실리카 입자 자체의 모양이 변경되었음을 보여주는 고해상도 전자 현미경 이미지를 생성했습니다. 원래 입자는 오렌지 껍질과 같은 모공이 약간 점재된 고독한 구체였습니다. 새로운 구조는 구형이며 더 작은 염료로 채워진 소구체로 구성되었습니다. 그들은 또한 내부에 속이 빈 코어를 드러내는 작은 구멍이 여기저기 있었습니다. 전체 단위는 속이 빈 라즈베리와 비슷했습니다.

최초의 발견에 대한 놀라움 이후 많은 실용적인 질문이 나왔습니다. 연구원들은 유사한 라즈베리 모양의 입자에 어떤 다른 화학 물질을 넣을 수 있습니까? 그리고 가장 중요한 것은 주변 구조가 형태를 바꾼 후에도 화학 물질이 활성 상태를 유지할까요?

동료 박사 과정 학생인 조던 채스틴(Jordan Chasteen)은 항암제를 사용하는 과정을 반복하면서 이러한 질문에 답했습니다. 일련의 테스트를 거쳐 그는 입자에 탑재된 항암제가 여전히 활성 상태이며 암세포를 죽일 수 있음을 확인했습니다.

이 발견은 기존 약물을 보다 효과적으로 만드는 새로운 도구를 제공한다고 Smith는 말했습니다.

"지금 우리가 가진 것은 아민 함유 약물의 전체 카탈로그를 살펴보는 방법이며, 우리가 발견한 간단한 단계를 따르면 더 효과적이거나 원치 않는 부작용이 적을 수 있는 기존 약물의 새로운 버전을 만들 수 있습니다. "라고 말했다.

Smith와 그의 학생들은 로딩 절차의 미묘한 변화로 인해 입자의 두께를 변화시킬 수 있으며 입자를 미세 조정하여 다양한 속도로 약물을 방출할 수 있는 완전히 새로운 옵션을 제공한다는 사실을 발견했습니다. 새로운 입자의 독특한 구조는 또한 약물 방출 방식을 관찰하는 연구원의 능력을 향상시키기 위해 외부 층의 약물과 "라즈베리" 내부의 염료와 같은 두 가지 이상의 성분을 로드하는 것을 가능하게 할 수 있습니다. .

또한 Smith는 새로운 입자가 생광물화(biomineralization)라고 알려진 거의 이해되지 않은 생물학적 현상을 밝혀준다고 말했습니다.

"우리는 아민 함유 약물이 실리카의 분해 및 개질 과정을 가속화하는 특정 화학적 특성을 가지고 있다는 것을 발견했으며 이것이 자연에서 일어나는 것과 유사하다고 생각합니다."라고 그는 말했습니다. Smith는 미세한 플랑크톤의 일종인 규조류와 실리카로 형성된 섬세한 유리 같은 껍질을 예로 들었습니다.

"이 미생물들은 모래를 가져다가 껍질로 개조할 수 있는 메커니즘을 가지고 있습니다."라고 그는 말합니다. "그리고 그들은 분명히 유기 분자를 사용하여 상대적으로 낮은 온도에서 그것을 합니다. 우리가 발견한 것은 잠재적으로 그 과정 뒤에 있는 화학의 일부입니다."

Smith와 그의 연구실은 혁신을 계속하면서 자연과 연구실의 발견에서 영감을 얻고 있습니다. "여기서 얻을 수 있는 폭넓은 교훈은 우리가 실험실에서 자연적 과정이 어떻게 작용하는지 발견할 수 있다는 것입니다. 그런 다음 그 지식을 사용하고 그러한 과정을 모방하여 완전히 새로운 것을 설계할 수 있습니다."라고 그는 말합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/