Nieuwe fluorescentiebeeldvormingstest geeft nieuw inzicht om biomimetische nanodeeltjes te ontwikkelen voor gerichte kankertherapie

Met celmembraan gecoate biomimetische nanodeeltjes (NP’s) zijn uitgebreid bestudeerd in de nanogeneeskunde vanwege hun unieke eigenschappen zoals immuunontsnapping, lange bloedcirculatie, specifieke moleculaire herkenning en efficiënte kankertargeting, wat wijst op een groot potentieel in gerichte kankertherapie. De integriteit van de celmembraancoating op NP’s, een belangrijke maatstaf met betrekking tot de kwaliteit van deze biomimetische systemen en de resulterende biomedische functie, is echter grotendeels onontgonnen gebleven. In de huidige studie ontwikkelden de onderzoekers een fluorescentie-uitdovingstest om de integriteit van de celmembraancoating te onderzoeken.

De studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie toont aan dat de overgrote meerderheid van de met celmembraan gecoate NP’s slechts gedeeltelijk gecoat waren toen de traditionele coatingtechnieken werden toegepast. De informatie is essentieel omdat de mate van coating het biologische lot van NP’s beïnvloedt. Het onderzoek is uitgevoerd aan de University of Eastern Finland, Department of Applied Physics, in de onderzoeksgroep van professor Vesa-Pekka Lehto.

“De huidige methoden voor het karakteriseren van de celmembraancoating zijn alleen kwalitatief en slagen er niet in om de mate en variabiliteit van de coating statistisch te evalueren”, zegt Lizhi Liu, de eerste auteur van de publicatie. “Toen we de ontwikkelde kwantificatiemethode toepasten om het succes van de veelgebruikte protocollen om volledig gecoate NP’s te produceren, te evalueren, ontdekten we dat de fractie nooit meer dan 20 procent bedroeg.”

“Onze ontdekking is een grote verrassing voor de hele wetenschappelijke gemeenschap in de nanogeneeskunde, omdat algemeen wordt aangenomen dat de celmembraancoating perfect is. Ondanks de gedeeltelijke coating kunnen biomimetische NP’s nog steeds via verschillende routes door de doelcellen worden geïnternaliseerd”, zegt Dr. Wujun Xu, een van de corresponderende auteurs van het artikel. Om dit te verklaren, hebben de auteurs een nieuw endocytisch ingangsmechanisme voorgesteld voor deze gedeeltelijk gecoate NP’s door computationele simulaties. Specifiek kwamen de NP’s met een hoge coatinggraad (≥ 50 procent) de cellen afzonderlijk binnen, terwijl de NP’s met een lage coatinggraad (

“De huidige studie benadrukt enkele van de beperkingen van de huidige protocollen voor celmembraancoating en motiveert de inspanningen om de protocollen te verbeteren. De ontwikkelde kwantificatiemethode is een praktisch hulpmiddel om het succes van deze inspanningen te beoordelen en een standaard vast te stellen voor het vergelijken van de verschillende coatingontwerpen ‘, zegt professor Vesa-Pekka Lehto.