Exosome nanoporator: een nanofluïdisch apparaat om op exosoom gebaseerde voertuigen voor medicijnafgifte te ontwikkelen

Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. YANG Hui van het Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) van de Chinese Academie van Wetenschappen rapporteerde een nieuw nanofluïdisch apparaat voor de bereiding met hoge doorvoer van op exosoom gebaseerde voertuigen voor medicijnafgifte.

Hun studie werd gepubliceerd in Klein.

Exosomen zijn biologische nanodeeltjes die door bijna alle celtypen in de extracellulaire ruimte of lichaamsvloeistof worden uitgescheiden, met een diameter van ongeveer 30 ~ 200 nm. Omdat exosomen een natuurlijk afgeleide samenstelling vertonen en fungeren als intercellulaire communicatiemiddelen, hebben ze een groot potentieel als slimme voertuigen voor vrachtaflevering.

De veelgebruikte methoden om exosomen voor te bereiden die gewenste ladingen vervoeren, lijden echter aan een lage laadefficiëntie en overmatige schade aan zowel exosomen als hun ladingen.

In deze studie stelde de groep van prof. YANG een nanofluïdisch apparaat met hoge doorvoer voor, genaamd “exosoom nanoporator (ENP)”, dat een verscheidenheid aan exogene ladingen in exosomen kan laden.

Het ENP kan de kenmerken van vloeistof op nanoschaal nauwkeurig regelen met behulp van nanofluïdische technologie, om zeer controleerbare voorbereidingsomstandigheden van op exosomen gebaseerde voertuigen voor medicijnafgifte te realiseren.

Bovendien werden nanofluïdische kanalen met precieze geometrieën vervaardigd, waardoor 30.000 modules parallel in een enkel apparaat werkten.

Door exosomen door de nanokanalen te transporteren, worden exosoommembranen permeabel gemaakt door mechanische compressie en vloeistofafschuiving, waardoor tijdelijke nanoporiën op de exosoommembranen worden gegenereerd en de instroom van ladingmoleculen in exosomen vanuit de omringende oplossing mogelijk wordt gemaakt, terwijl de integriteit van het exosoom behouden blijft.

De onderzoekers selecteerden een klinisch goedgekeurd chemotherapeutisch antitumormiddel, namelijk doxorubicinehydrochloride, als ladingsmodel, en bevestigden dat het ENP het efficiënt in exosomen kan laden. “We ontdekken dat de exosomen die door het ENP worden behandeld, hun medicijnladingen kunnen afleveren aan menselijke niet-kleincellige longkankercellen en celdood kunnen induceren. Dit wijst op potentiële kansen van het apparaat voor het ontwikkelen van nieuwe op exosomen gebaseerde leveringsvoertuigen voor medische en biologische toepassingen, ” zei prof. YANG.

In de toekomst zal deze nieuwe strategie zich naar verwachting ontwikkelen tot een platform om verschillende exogene stoffen met biologische betekenis en klinisch therapeutische effecten in exosomen te laden.