Нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, AD, страдают более 270 миллионов человек во всем мире. Альцгеймер является основной причиной деменции, приводящей к потере памяти из-за атрофии нейронов в гиппокампе — части мозга, которая регулирует обучение и память. Наночастицы, предназначенные для переноса лекарств, стали использоваться в качестве стратегии лечения различных заболеваний, но в контексте нейродегенеративных заболеваний большая часть исследований была сосредоточена на разработке стратегий доставки наночастиц через гематоэнцефалический барьер и в целевые области мозга. В новом исследовании междисциплинарная группа ученых из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне разработала наночастицы, способные избирательно связываться с активированными астроцитами и клетками микроглии, которые опосредуют воспаление мозга при AD, и обнаружила, что и AD, и старение сильно влияют на способность наночастиц пересекать гематоэнцефалический барьер и локализоваться в гиппокампе. Гематоэнцефалический барьер представляет собой сеть кровеносных сосудов, окружающих мозг, которые жестко регулируют, какие молекулы (включая лекарства) могут попасть в мозг. Этот барьер затрудняет проникновение наночастиц с лекарствами в мозг, хотя наночастицы могут предотвратить «вымывание» лекарств или потерю их активности в процессе прохождения через гематоэнцефалический барьер. Однако, согласно исследованиям, гематоэнцефалический барьер ослабевает с развитием болезни и с возрастом. Это вдохновило группу исследователей под руководством профессора химической и биомолекулярной инженерии Джуна Конга (руководитель M-CELS/EIRH/RBTE) и доцента молекулярной и интегративной физиологии Хи Джун Чунга (M-CELS) на синтез наночастицы, которая могла бы воспользоваться преимуществами этого скомпрометированного гематоэнцефалический барьер и специфически связываться с реактивными астроцитами и клетками микроглии в гиппокампе людей, страдающих AD.
Наночастицы предназначены для связывания с CD44, белком клеточной поверхности, который вырабатывается реактивными астроцитами и клетками микроглии, а не нейронами, особенно во время нейровоспаления, характерного для пораженных АД областей мозга, таких как гиппокамп. По словам Конга, преимущество связывания наночастиц с этими CD44-экспрессирующими клетками заключается в том, что наночастицы дольше сохраняются в гиппокампе, а не быстро вымываются из него. Исследователи вводили наночастицы, содержащие CD44, пожилым и молодым мышам, как больным, так и здоровым. Затем они проследили за распределением наночастиц в гиппокампе в зависимости от вида лечения. В гиппокампе мышей с болезнью Альцгеймера они обнаружили высокую концентрацию наночастиц независимо от возраста, хотя у пожилых мышей с БА она была выше, чем у молодых. По словам исследователей, это было предсказуемо и еще раз доказывает, что гематоэнцефалические барьеры больных значительно ослаблены. Наночастицы не только проникали через гематоэнцефалический барьер, но и дольше сохранялись в гиппокампе — не менее 2 часов после введения, а по предварительным данным, еще дольше. В мозге здоровых молодых мышей наночастицы не были обнаружены, что означало, что их гематоэнцефалический барьер не поврежден. Однако, к удивлению команды, они обнаружили значительное количество наночастиц в мозге здоровых пожилых мышей, что говорит о значительном ослаблении гематоэнцефалического барьера с возрастом, даже у тех, у кого нет болезни Альцгеймера.
«Это исследование предлагает ценные идеи для углубления нашего понимания транспорта наночастиц в мозг при старении и болезни Альцгеймера», — говорит Кай-Ю Хуанг, аспирант из лаборатории Конга. Оно побуждает нас задуматься о будущих стратегиях разработки наноразмерных носителей лекарств для воздействия на воспаленные клетки мозга на разных стадиях расстройств мозга, связанных со старением». По словам исследователей, следующим шагом будет попытка добавить в наночастицы лекарственные препараты-кандидаты и посмотреть, смогут ли они улучшить познание и память в мышиных моделях AD. Они также планируют измерить, как долго их наночастицы могут удерживаться в мозге, что может помочь обеспечить более длительную и последовательную доставку лекарств пациентам, получающим лечение с помощью наночастиц, в будущем. Команда надеется, что это открытие послужит руководством для разработки носителей лекарств в будущем для лечения заболеваний как в мозге, так и за его пределами.
04.01.2024 |
Нано
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище | |
Потребность в устойчивых и экологичн... |
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени | |
Разработана революционная технология, позволяю... |
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
Nature Materials: Новаторские нанополости раздвигают горизонты в удержании света | |
Команда европейских и израильских физиков... |
Nature: В нанотрубках обнаружена сверхэластичность, вызванная окислением | |
Окисление может ухудшить свойства и функц... |
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды | |
Новое исследование физики вибрирующих нанопузы... |
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной | |
Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни... |
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения | |
Нейродегенеративными заболеваниями, такими как... |
Nature Nanotechnology: Созданы новые пикопружины для биомедицинских нужд | |
Исследователи из Хемница, Дрездена и ... |
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод | |
Исследовательская группа, состоящая из со... |
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах | |
Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б... |
Nano Today: Революционные нанодроны делают возможным таргетное лечение рака | |
Новаторское исследование, проведенное под ... |
Создан нанокатализатор для преодоления ограничений технологии электролиза воды | |
Зеленый водород можно получить с помощью ... |
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры | |
У всех представителей животного царства есть ж... |
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей | |
Исследование, проведенное докторантом Пабло С.... |
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц | |
Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ... |
Создан наноматериал, безопасно удаляющий прекурсоры мелкодисперсной пыли | |
За последнее десятилетие состояние мелкодиспер... |
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона | |
Нанопластики взаимодействуют с особым бел... |
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл | |
Наноинженеры создали квазикристалл &mdash... |
Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями | |
Инженеры Калифорнийского университета в С... |
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе | |
Исследователи показали, что принципы рабо... |
Из нанотрубок убрали углерод, и их стало намного больше | |
Исследователи из Tokyo Metropolitan Unive... |
Cочетание 2d материалов приводит к созданию структур с удивительными свойствами | |
Создание новых материалов путем комбинирования... |
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь | |
Высокотемпературное пламя используется для&nbs... |
Квантовые стержни открывают трехмерную глубину изображений виртуальной реальности | |
Телевизоры с плоским экраном, в кото... |
Физики представили новую технологию изготовления графеновых устройств | |
Думаете, что знаете о материале все?... |
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками | |
Инженеры разработали наноразмерные татуировки&... |
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани | |
Самое удивительное, что они там, каж... |
Разработан простой и эффективный способ контроля структур методом двухфотонной литографии | |
Новый способ контроля наноразмерного производс... |