Rollen av nanopartiklars yt- och kolloidkemi i drug delivery

Populärvetenskaplig sammanfattning Rollen av nanopartiklars yt- och kolloidkemi i drug delivery All nutida konsumtion av läkemedel leder till att de sprider sig till kroppens friska såväl som sjuka celler och orsakar flera biverkningar. För att undvika sådana besvär har användning av nanopartiklar introducerats inom medicinsk nanoteknik. Nanopartiklar är ett samlingsnamn för väldigt små partiklar som vanligen är mindre än 100 nm (1 nm = en miljarddels meter, ungefär en tusendels hårstrå). Ju mindre desto bättre kapacitet har de för att bära läkemedel via blodet och rikta dem så effektivt som möjligt till endast cancer celler för behandling. Eftersom vårt immunförsvar skyddar kroppen från bakterier, virus och all sorts främmande partiklar måste storleken och ytan av dessa laddade nanopartiklar modifieras i syfte att inte kännas igen och fly undan immunsystemet, annars om dessa partiklar förs i blodet utan modifiering,

uppstår

det

attraktioner

mellan

motsattladdade

komponenter

och

sammanklumpningar i blodet vilket lätt kan leda till hjärt- och hjärninfarkt. Därav tillverkas väldigt små nanopartiklar vilka senare omslutas med biologiskt vänliga ämnen innan de inträder blodbanan. Därför, för att kunna utveckla ett effektivt läkemedel baserat på nanopartiklar i lösning spelar nanopartikelns ytegenskaper och dess gränsyta med andra partiklar i omgivningen en ledande roll. För att kunna mäta hur stabilt omslutna nanopartiklar är i att undvika sammanklumpning och interaktion med icke-önskade ämnen i blodet och i celler måste den elektriska spänningen (zetapotential) i gränssnittet mellan nanopartikeln och lösningen mätas. I denna forskning framställdes magnetiska nanopartiklar, kallade maghemiter, genom att vidarutveckla en ny syntesmetod. Identiteten och storleken av dessa negativt laddade nanopartiklar, och deras storleksfördelning i lösning bestämdes genom olika nanotekniska mätinstrument. För att kunna utvärdera interaktionen mellan sådana negativt laddade nanopartiklar och olika positivladdade joner, som existerar i blodet och celler, valdes först en

annan liknande sorts nanopartikel – kiseldioxider – med samma negativa ytladdning som referenssystem, och deras zetapotential bestämdes. Därefter bestämdes zetapotentialerna av negativt laddade maghemit nanopartiklar också i blodets och cellernas fysiologiska tillstånd för att kunna jämföra zetapotentialvärdena med kiseldioxidernas. Dessutom omslutades maghemit nanopartiklarna med de biologiskt vänliga ämnen polyetylenglykol (PEG) och chitosan, och deras zetapotential bestämdes likaså. Analysen av resultanterna från vissa mätinstrument bekräftar att de tillverkade partiklarna är definitivt maghemiter. Resultaten från två andra apparater visar att partiklarna är väl finfördelade och har en genomsnittlig partikelstorlek på 13 nm. Omslutning av partiklarna lyckades genomföras med PEG och chitosan eftersom zetapotentialen hos fullständig omslutna maghemiter nådde värdet noll. Alltså var detta en indikation på fullständig omslutning där negativa ytan isolerats helt från omgivningen. Försumbara ändringar i partikelstorlek observerades efter omslutning och de omslutna partiklarna var stabila i blodet och cellernas fysiologiska tillstånd. Resultaten från denna studie visar att PEG- och chitosanomslutna maghemit nanopartiklar är så stabila att de kan fly undan blodets immunsystem, som annars försöker angripa, omsluta och sedan eliminera dessa främmande partiklar ur kroppen genom levern och njurarna. Därför besitter denna tillverkade magnetiska drug delivery modell en stor potential att fungera som en läkemedelsbärare i blodet mot cellulära omgivningar för utsläppet av läkemedlet. Ibrahim Ziazadeh, Examensarbete, Läkarprogrammet Handledare: Docent Zareen Abbas