Jo vuosikymmenten ajan tutkijat ja lääkärit ovat yrittäneet ratkaista monimutkaista yhtälöä: miten saada lääke suoraan sen vaikutuspaikkaan minimoimalla haittavaikutukset? Vaikka perinteiset kuljetushiukkaset ovat mahdollistaneet edistystä, niiltä puuttuu usein monipuolisuus, tarkkuus tai luotettavuus seurannassa.
a) Akustisesti manipuloitujen hierarkkisten nanostruktuuristen mikropartikkelien (HNS-MP) konseptuaalinen kuvaus kukkamaisessa muodossa dynaamisessa virtauksessa mikrorobotiikan ja lääketieteellisen kuvantamisen sovelluksia varten.
b) HNS-MP:iden hydrotermisen synnin prosessin kaavio.
c−g) Skannauselektronimikroskopian (SEM) kuvat viidestä eri tyyppisestä HNS-MP:stä, joissa on medaaliin sisältyvät valokuvat jokaisesta massatuotetusta tyyppistä (skaala: 5 mm).
b) HNS-MP:iden hydrotermisen synnin prosessin kaavio.
c−g) Skannauselektronimikroskopian (SEM) kuvat viidestä eri tyyppisestä HNS-MP:stä, joissa on medaaliin sisältyvät valokuvat jokaisesta massatuotetusta tyyppistä (skaala: 5 mm).
Uusi konsepti on äskettäin noussut esiin ETH Zürichin tutkimusten ansiosta. Kukka-rakenteiset hiukkaset, jotka ovat hieman pienempiä kuin punasolut, täyttävät useita olennaisia kriteereitä. Ne kuljettavat suuria määriä aktiivisia molekyylejä, ne voidaan ohjata ultraäänellä ja ne ovat helposti havaittavissa kehossa.
Niiden tehokkuuden avain piilee ultrakevyissä ja tiiviisti pakatuissa terälehdissä. Nämä tarjoavat suuren pinnan, jossa on vain muutaman nanometrin kokoisia huokosia, jotka pystyvät imemään suuren määrän lääkettä. Samalla nämä hiukkaset hajottavat ääniaaltoja, mikä helpottaa niiden visualisointia akustisella tai optisella kuvantamisella.
Toisin kuin aiemmin käytetyt mikrokuplat, nämä kiinteät hiukkaset osoittavat huomattavasti parempaa kykyä kuljettaa hoitoja. Laboratoriossa syöpähoidon lääkkeen kanssa testattuina ne ovat osoittaneet potentiaalinsa, erityisesti kun niitä on injektoitu hiirten vereen ja ohjattu tarkasti ennalta määrättyyn paikkaan tarkennetuilla ultraäänillä.
Tutkimusryhmän jäsen Paul Wrede korostaa merkittävää edistystä: kyse ei ole vain näiden hiukkasten antamisesta kulkea veren mukana. Niitä voidaan hallita reaaliajassa, mikä tarjoaa ennennäkemättömän tason tarkkuutta.
Valmistettu erilaisista materiaaleista, kuten sinkkioksidista tai orgaanisista komposiiteista, nämä hiukkaset voidaan myös mukauttaa kliinisten tarpeiden ja käytettävissä olevien kuvantamistekniikoiden mukaan. Niiden ainutlaatuinen muoto on kuitenkin edelleen toiminnan keskeinen elementti.
Tutkijat miettivät jo lupaavia sovelluksia. Kardiovaskulaarisessa lääketieteessä tai syövän hoidossa nämä mikroskooppiset kukat voisivat mahdollistaa kohdistamisen alueisiin, kuten kasvaimiin tai verihyytymiin, ennennäkemättömällä tehokkuudella, samalla vähentäen terveiden kudosten riskejä.
Ennen kuin voidaan toivoa käyttöä ihmisillä, tarvitaan lisätutkimuksia eläimillä. Nämä vaiheet mahdollistavat tämän teknologian turvallisuuden ja tehokkuuden tarkistamisen ennen sen mahdollista integroimista klinikkaan.