Ryžių universiteto bioinžinerijos tyrėjai sukūrė itin mažas, stabilias dujomis užpildytas baltymų nanostruktūras, kurios gali pakeisti ultragarsinį vaizdą ir vaistų pristatymą. Skirtingai nuo dabartinių mikroburbulų ar nanoburbulų, kurie yra per dideli, kad efektyviai peržengtų biologines kliūtis, manoma, kad naujos rombo formos 50 nanometrų dujų pūslelės (50 NM GV) – maždaug virusų dydžio – yra mažiausios stabilios, laisvos. kada nors sukurtos plaukiojančios konstrukcijos medicininiam vaizdavimui.
Mikroburbuliukai leido pasiekti daug žadančių naujausių ultragarsinių vaizdų ir ultragarsu perduodamų genų bei vaistų pristatymo pažangos. Naudojami kaip kontrastinės medžiagos, jie gali pateikti molekulinio lygio informaciją apie tikslinius biomarkerius arba ląstelių tipus. Tačiau dėl didelio dydžio (1–10 mikrometrų skersmens) jie retai gali išeiti iš kraujotakos, todėl jų veiksmingumas apsiriboja gerai vaskuliarizuotais audiniais.
Priešingai, naujieji 50 NM GV gali prasiskverbti į audinius, nes tyrimai rodo, kad jie galėjo pasiekti svarbias imuninių ląstelių populiacijas limfmazgiuose. Tai atveria naujas vaizdavimo ir gydymo teikimo į anksčiau nepasiekiamas ląsteles galimybes.
Limfinio audinio elektroninės mikroskopijos vaizdai atskleidžia, kad ląstelėse susikaupia didelės nanostruktūrų grupės, kurios atlieka svarbų vaidmenį aktyvinant įgimtą imuninį atsaką, o tai rodo galimą jų naudojimą imunoterapijoje, vėžio profilaktikoje ir ankstyvoje diagnostikoje bei infekcinių ligų gydymui. Darbas išsamiai aprašytas žurnale Pažangios medžiagos.
„Šis proveržis atveria naujas ultragarso sukeliamų ligų gydymo galimybes, turinčias įtakos būsimai medicinos praktikai ir pacientų rezultatams. Tyrimas turi reikšmingų pasekmių gydant vėžį ir infekcines ligas, nes limfmazgiuose gyvenančios ląstelės yra svarbiausi imunoterapijos tikslai”, – sakė tyrimo autorius. George'as Lu, bioinžinerijos docentas ir Teksaso vėžio prevencijos ir tyrimų instituto mokslininkas.
Tyrimo metodai apėmė genų inžineriją, nanodalelių apibūdinimo metodus, elektronų mikroskopiją ir ultragarsinį vaizdą, kad būtų galima analizuoti šių struktūrų pasiskirstymą ir akustinį atsaką.
„Pagrindinis buvo panaudoti jų mažą dydį ir akustines savybes biomedicinos reikmėms”, – sakė Lu. „Šis darbas yra novatoriškas funkcinių dujomis užpildytų baltymų nanostruktūrų dizainas, pakankamai mažas, kad galėtų patekti į limfinę sistemą.”
Tyrime pateikiamos kelios būsimų tyrimų kryptys, įskaitant nanoburbulų biologinio saugumo ir imunogeniškumo įvertinimą, optimalių ultragarso parametrų nustatymą in vivo taikymams ir kt.
„Žvelgiant plačiau, tai reiškia didelę pažangą medžiagų projektavimo srityje, galinčią paskatinti naujoviškus pritaikymus įvairiose mokslo srityse“, – sakė Lu. „Kadangi šios nanostruktūros yra sudarytos tik iš baltymų ir yra gaminamos gyvose bakterijose, jos parodo, kaip biogeninės medžiagos gali pranokti sintetinių medžiagų savybes.”