Künstliche DNA kann die Kontrolle Freisetzung von Wirkstoffen aus Medikamenten

Ein Arzneimittel mit drei Wirkstoffen, die frei werden, in der Folge zu bestimmten Zeiten: Dank der Arbeit eines Teams an der Technischen Universität München (TUM), was einmal war ein Pharmakologe, der Traum ist jetzt viel näher an der Realität. Mit einer Kombination von Hydrogelen und künstliche DNA, Nanopartikel freigesetzt werden können in der Sequenz unter Bedingungen ähnlich denen im menschlichen Körper.

Es wird immer viel häufiger Patienten behandelt werden, die mit mehreren verschiedenen Medikamenten. Es ist oft notwendig, für die Patienten in festen Zeitabständen — eine Einschränkung, die das tägliche Leben schwer und erhöht das Risiko von Dosen übergangen oder vergessen.

Oliver Lieleg, ein professor für Biomechanik und Mitglied der Munich School of BioEngineering an der TUM, und Doktorand Ceren Kimna haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das dazu dienen könnte, die als Grundlage für Medikamente mit mehreren Wirkstoffen, würde zuverlässig die Freigabe, die im Körper in einer bestimmten Reihenfolge zu bestimmten Zeiten. „Zum Beispiel, eine Salbe angewandt, um einen chirurgischen Eingriff lassen könnte Schmerzmittel an Erster Stelle, gefolgt von einer anti-inflammatory Droge und dann ein Medikament, um Schwellungen zu reduzieren“, erklärt Oliver Lieleg.

Ein Wirkstoff nach dem anderen

„Salben oder Cremes die Freisetzung Ihrer Wirkstoffe mit einer zeitlichen Verzögerung sind nicht neu in sich“, sagt Oliver Lieleg. Mit der Medikamente, die derzeit im Einsatz, es gibt jedoch keine Garantie, dass zwei oder mehr Wirkstoffe werden nicht veröffentlicht, in den Organismus gleichzeitig.

Um zu testen, das Prinzip hinter Ihrer Idee, Oliver Lieleg und Ceren Kimna verwendet nanometer-sized silver, Eisenoxid-und gold-Partikeln eingebettet in eine spezielle gel-ähnliche Substanz, bekannt als ein hydrogel. Verwendeten Sie dann eine spektroskopische Methode zur Verfolgung der Ausfahrt der Partikel aus dem gel. Die Partikel werden ausgewählt, indem die Forscher haben ähnliche Bewegungseigenschaften innerhalb des gel, um die Partikel zu transportieren echte Wirkstoffe, sind aber leichter und billiger zu machen.

Der spezielle Wirkstoff der Kontrolle der Nanopartikel ist die künstliche DNA. In der Natur, der DNA ist vor allem die Träger der genetischen information. Jedoch, Forscher erschließen zunehmend weitere Eigenschaft: Die Fähigkeit von DNA-Fragmenten kombiniert werden, mit großer Genauigkeit, sowohl in Bezug auf die Arten von Anleihen und deren Kraft, beispielsweise um Maschinen zu bauen, die auf einer nanometer-Skala.

Die DNA-cascade: komprimieren und lassen Sie dann im richtigen Moment

Die Silber-Partikel wurden zuerst veröffentlicht. Im Ausgangszustand wurden die Partikel gebunden zusammen von DNA-Fragmenten entworfen von Lieleg und Kimna mit einer speziellen software. Der durch die Partikel-Cluster sind so groß, dass Sie nicht in der Lage sind, sich zu bewegen in das hydrogel. Jedoch, wenn eine Kochsalzlösung Hinzugefügt wurde, trennen Sie sich von der DNA. Sie können nun in das gel und treiben an die Oberfläche. „Weil die Salzlösung hat etwa den gleichen Salzgehalt wie der menschliche Körper, wir waren in der Lage, Bedingungen zu simulieren, denen die Wirkstoffe würde nicht freigegeben werden, bis das Medikament angewendet wird“, erklärt Ceren Kimna.

Die mesh-artige DNA-Struktur rund um die Eisenoxid-Teilchen besteht aus zwei Arten von DNA: Die erste hat eine Ende an der Eisen-OXID-Partikel. Der zweite Typ ist an den losen enden des ersten Typs. Diese Strukturen sind nicht betroffen von der Kochsalzlösung. Die Eisenoxid-Partikel können nur freigegeben werden, wenn die ersten Cluster haben sich aufgelöst. Dieses Ereignis releases nicht nur die Silber-Nanopartikel, aber auch DNA, wodurch die Verbindung „DNA“ der zweite cluster ohne Bildung von verbindungen selbst. Als Ergebnis, die Eisenoxid-Teilchen trennen kann. Dadurch löst sich die DNA-Fragmente, die wiederum wirken als Schlüssel, um das Dritte DNA-Nanopartikel-Kombination.

„Die Konsistenz von Salben macht Ihnen die naheliegendste Lösung für hydrogel-basierten Ansatz. Aber dieses Prinzip hat auch das Potenzial, um verwendet werden, Tabletten, die loslassen konnten mehrere wirksame Bestandteile in den Körper in einer bestimmten Reihenfolge“, erklärt Prof. Lieleg.