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Costruzione del liposoma migliore

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Usando la modellistica di calcolo, i ricercatori all'università del Carnegie Mellon, la scuola del Colorado delle miniere e l'Università di California, Davis hanno fornito un disegno per un migliore liposoma.

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I loro risultati, mentre teorici, hanno potuto fornire la base per efficientemente la costruzione dei veicoli nuovi per la consegna del nanodrug.

I liposomi sono piccoli contenitori con le coperture fatte dei lipidi, lo stesso materiale che compone la membrana delle cellule. Negli ultimi anni, i liposomi sono stati usati per la consegna designata della droga. In questo processo, la membrana di un liposoma droga-contenente è costruita per contenere le proteine che riconosceranno ed interagiranno con le proteine complementari sulla membrana di una cellula malata o disfunzionale. Dopo che i liposomi droga-contenenti sono amministrati, attraversano through il corpo, collegantesi idealmente con le cellule designate in cui liberano la droga.

Questa tecnica impaccante è usata spesso con i nanodrugs altamente tossici, come le droghe di chemioterapia, nel tentativo d'impedire la droga libera il danno delle cellule non-cancerous. Tuttavia, gli studi su questo modello della consegna hanno indicato che in molti casi meno di 10 per cento delle droghe trasportate dai liposomi si concludono in su in cellule del tumore. Spesso, le rotture del liposoma si aprono prima che raggiunga una cellula del tumore e la droga sia assorbita negli organi del corpo, compreso il fegato e la milza, con conseguente effetti secondari tossici.

“Anche con le forme correnti di consegna designata della droga, i trattamenti come la chemioterapia sia ancora molto brutale. Abbiamo voluto vedere come potremmo effettuare più meglio la consegna designata della droga,„ abbiamo detto Markus Deserno, professore di fisica al Carnegie Mellon e di un membro del centro universitario per biologia e la biofisica della membrana.

In una carta ha pubblicato in ACS Nano, Deserno ed i colleghi propongono che la consegna designata della droga possa essere migliorata preparando i liposomi più stabili. Usando tre tipi differenti di calcolatori che modellano, hanno indicato che i liposomi possono essere resi più robusti comprendendo il centro del nanoparticle fatto di un materiale come oro o ferro e collegando quel centro alla membrana del liposoma usando le cavezze del polimero. Il centro e le cavezze fungono da a mozzo-e-raggio-come il sistema dell'scuotere-assorbitore e dell'impalcatura che aiutano il liposoma per esporre all'aria le sollecitazioni e gli sforzi che incontra mentre attraversa through il corpo al relativo obiettivo.

Francesca Stanzione e la somma di Amadeu K. della scuola del Colorado delle miniere hanno condotto una simulazione a grana fine che ha esaminato come il polimero lega l'ancoraggio la membrana del liposoma ad un livello atomistico. Roland Faller di Uc Davis ha fatto meso-regola la simulazione che è sembrato come un certo numero di cavezze hanno tenuto sopra ad una piccola zona della membrana. Ciascuna di queste simulazioni ha permesso che i ricercatori esaminassero le più piccole componenti del liposoma, il centro e cavezze del nanoparticle, ma non l'intera struttura.

Per vedere l'intera struttura, Deserno del Carnegie-Mellon e Mingyang HU hanno sviluppato un modello a grana grossa che rappresenta i raggruppamenti delle componenti piuttosto che i diversi atomi. Per esempio, un lipido nella membrana delle cellule ha potuto avere 100 atomi. In una simulazione fine-grain, ogni atomo sarebbe rappresentato. Nella simulazione dei cereali a grana grossa del Deserno, quegli atomi hanno potuto essere rappresentati da soltanto tre parti anziché 100.

“Il relativo difficile esaminare la costruzione completa un livello atomistico. Ci sono troppi atomi da considerare e la scala cronologica è troppo lunga. Neppure con il supercomputer più avanzato, non avremmo il potere di fare funzionare una simulazione del atomo-livello,„ Deserno ha detto. “Ma la fisica che importa non è localmente specific. È più come fisica morbida della materia, che può essere descritta ad una risoluzione molto più di massima.„

La simulazione del Deserno ha permesso che i ricercatori vedessero come l'intera costruzione di rinforzo del liposoma ha risposto per sollecitazione e sforzo. Hanno proposto che se un liposoma fosse dato il mozzo e le cavezze di destra-graduati, la relativa membrana sarebbero molto più resilienti, piegando per assorbire l'effetto e la pressione.

Ulteriormente, potevano simulare come al meglio monti il sistema del liposoma, del mozzo e della cavezza. Hanno trovato che se il mozzo e la cavezza sono attaccati e disposti in una soluzione di lipidi e nelle circostanze solvibili sono scelti adeguatamente, un liposoma correttamente graduato auto-monterebbero intorno al mozzo ed alle cavezze.

I ricercatori sperano che i chimici e gli sviluppatori della droga l'un giorno possano usare le loro simulazioni per determinare che cavezze del centro e del polimero di formato avrebbero bisogno per fissare efficace un liposoma destinato per trasportare una droga specifica o l'altro nanoparticle. Usando tali simulazioni ha potuto limitare giù i parametri progettuali, accelerare il processo di sviluppo e ridurre i costi.