模仿血红细胞提供挽救生命的药物

从肝脏、肾脏到肺部,人体是配备了许多过滤器,水平外,保护身体免受有害的材料。但是这个系统也有它的缺点。至关重要的药物,如化疗或多发性硬化症治疗也外国材料,因此身体过滤掉大部分这些药物——高达90%,在某些情况下。

科学家和医生弥补这一点的方法之一是通过给患者大量的药物。这样,即使大部分的药物被过滤掉,够了就到完成工作。但更高的剂量水平也意味着更多的副作用。为了避免这种高剂量,另一个策略是设计车辆携带药物针对一个特定的目的地。

“许多药物运载工具无法到达正确的位置在体内,主要的原因是因为我们的身体有很好的过滤系统。所以他们中的许多人最终在肝脏、肾脏、脾脏,”助理教授Minkyu Kim表示材料科学与工程(外部链接)和生物医学工程(外部链接)。“如果我们能克服这种通过开发新的药物运载工具,它将是一个重大的进步。”

金正日着手这样做600000美元的事业奖,美国国家科学基金会支持青年教员的最具声望的奖项有潜力作为学术研究和教育的榜样。他的计划是将材料科学、合成生物学和多尺度力学设计开发一种新型的药物输送微粒绕过身体的过滤系统。

“我们非常自豪Minkyu代表MSE的NSF职业获奖者,”萨米锡说,就职帕特里克·r·泰勒赋予椅子在材料科学与工程。“Minkyu的工作在MSE的交集和生物医学工程是一个很好的例子,材料科学家可以直接改善人类的生活。”

相同的药物,新车

如何通过设计的系统拒绝进入外人吗?你伪装成一个内幕。金正日是创建一个微粒车辆,模仿血红细胞的性质。这些细胞由一种蛋白质——和lipid-based套管携带血红蛋白,蛋白质传输氧气到全身。血红蛋白而不是汽车,微粒金设计将是一个药物粒子的工具。他将首先使用一个完善的过程包含一个药物微球的核心。然后,他将增加一层人工蛋白质的发展,其次是一个脂双分子层。综上所述,这些组件模仿血红细胞,甚至使药物的控制释放。它可以携带这些药物过去一系列的生物过滤器的身体的一部分药物是必要的。

就好像你需要参加一个事件,只有承认人们开红色的车,所以你从一个朋友借了一辆红色的车。你去你要去的地方,因为你被允许的车辆使用。当然,建立蛋白质结构模仿红细胞的品质比借一辆车要复杂得多。红细胞有几个关键属性是最重要的模仿。举例来说,他们可以通过很小的空间紧缩,回到原来的形状,一遍又一遍。

“红细胞直径约7微米,他们通过微细管,这是比这小得多,”金说,他也是的一员BIO5研究所。“血红细胞的细胞骨架由一个秩序井然的蛋白质的结构。当它需要穿过一个小空间,可以延长蛋白质结构展开,但是一旦强调被删除,返回原结构。血红细胞可以一千次,继续显示相同的机械行为。”

血红细胞体内也可以保持更长的时间比典型的药物运载工具。

“现在,药物运载工具的命运取决于四个星期,最大,”金说。“我的目标是为这些微粒达到红细胞的寿命,这是大约四个月。最终,我希望更长时间。”

因为红细胞是如此有效地通过身体移动,一些研究人员调查的可能性,使用实际的红细胞作为药物的车辆。但这需要人类的献血,特定的存储方法,谨慎会计的血型。这个汽车金计划创建可以适应携带各种各样的药物和用于任何血型的病人。

“我们的目标是开发一个通用的平台,任何人都可以开始,工程师任何他们想要的,”金说。“你可以工程师。你可以工程师里面。”

金正日正在与科技推出亚利桑那州(外部链接)大学的商业化的手臂,许可的技术公司,可以把它向前进入市场。除了他自己的研究成果,金正日还计划开发一个跨学科研究项目对于学生,基于他的经验在两个部门当教员。他将为大学生关注生物聚合物和创建新模块对每个本科生与研究生导师在他的实验室里。

他还将继续持续的努力工作和招聘弱势学生,通过他与亚利桑那大学的合作保持迷人的青年在干(钥匙)项目,本科研究机会财团(UROC)和美国国立卫生研究院的最大化访问研究生涯(MARC)计划。Jocelyne里维拉前MARC学员和2021年毕业生在金正日进行了研究实验室,是第一个西班牙裔妇女接受了美国国立卫生研究院—剑桥学者计划。

“NSF事业奖给年轻工程师和科学家的研究工作有重要的承诺实现高的影响,“艺术Gmitro说,生物医学工程部门的主管。”博士。金正日的集成了先进的材料科学研究工作具有重要的临床应用在改进治疗药。”