Команда инженеров из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработала новый метод доставки наночастиц, который когда-нибудь сможет значительно улучшить доставку лекарств в мозг, сделав его таким же простым, как нюхать.«Это будет назальный спрей с наночастицами, а система доставки может позволить терапевтической дозе лекарства достичь мозга в течение от 30 минут до одного часа», — сказал Рамеш Ралия, научный сотрудник Школы инженерии.
Прикладная наука.«Гематоэнцефалический барьер защищает мозг от инородных веществ в крови, которые могут повредить мозг», — сказала Ралия. «Но когда нам нужно доставить что-то туда, преодолеть этот барьер сложно и инвазивно. Наша неинвазивная технология позволяет доставлять лекарства с помощью наночастиц, что снижает риск и уменьшает время реакции».Новый подход основан на принципах науки об аэрозолях и инженерии, которые позволяют генерировать монодисперсные наночастицы, которые могут осаждаться в верхних областях носовой полости посредством диффузии.
Работа с помощником вице-канцлера Пратимом Бисвасом, председателем Департамента энергетики, окружающей среды Химическая инженерия и Люси Стэнли Лопата Профессор Ралия разработала аэрозоль, состоящий из наночастиц золота контролируемого размера, формы и поверхностного заряда. Наночастицы были помечены флуоресцентными маркерами, что позволяло исследователям отслеживать их движение.
Затем Ралия и научный сотрудник биомедицинской инженерии Дебаджит Саха подвергли антенны саранчи воздействию аэрозоля и наблюдали, как наночастицы перемещаются от антенн вверх через обонятельные нервы. Из-за своего крошечного размера наночастицы прошли через гематоэнцефалический барьер, достигли мозга и наполнили его за считанные минуты.Команда проверила эту концепцию на саранче, потому что гематоэнцефалические барьеры у насекомых и людей имеют анатомическое сходство, и исследователи считают прохождение через носовые области к нервным путям оптимальным способом доступа к мозгу.«Самый короткий и, возможно, самый простой путь к мозгу — через нос», — сказал Барани Раман, доцент кафедры биомедицинской инженерии. «Ваш нос, обонятельная луковица, а затем обонятельная кора: два реле, и вы достигли коры.
То же самое верно и для обонятельной схемы беспозвоночных, хотя последняя является относительно более простой системой, с надпищеводным ганглием вместо обонятельной луковицы и коры головного мозга. . "Чтобы определить, нарушают ли чужеродные наночастицы нормальную функцию мозга, Саха исследовал физиологический ответ обонятельных нейронов саранчи до и после доставки наночастиц. Через несколько часов после поглощения наночастиц не было обнаружено заметного изменения электрофизиологических ответов.
«Это только начало ряда интересных исследований, которые можно провести, чтобы сделать подходы к доставке лекарств на основе наночастиц более принципиальными», — сказал Раман.Следующий этап исследования включает сплавление наночастиц золота с различными лекарствами и использование ультразвука для нацеливания более точной дозы на определенные области мозга, что особенно полезно в случаях опухоли головного мозга.
«Мы хотим, чтобы лекарство доставлялось в мозг, используя этот неинвазивный подход», — сказала Ралия. «В случае опухоли головного мозга мы надеемся использовать сфокусированный ультразвук, чтобы частицы собирались в этой конкретной точке».