规模很重要在血液中粒子

康州大学工程学教授发现了新的信息粒子是如何在我们的血液中,一个重要的进步可以帮助制药科学家开发出更有效的抗癌药物。

确保癌症药物达到破血管周围大多数肿瘤网站是至关重要的一个方面的治疗和药物输送。而表面化学、分子相互作用,和其他因素发挥作用一旦drug-carrying粒子到达肿瘤,治疗药物没有很好如果它从来没有达到预定目标。

安森,化学和生物分子工程学助理教授,使用微流体通道设备观察、跟踪和衡量单个粒子行为模拟血管。

马说他想了解更多关于物理影响粒子的行为,因为它会在我们的血液和确定哪些粒度可能给药的最有效的目标。他的实验发现标志着首次定量数据收集。今天这项研究发表在《生物物理杂志》上。

“粒子达到目标站点之前,你需要担心会发生什么与他们后他们将其注射到血液中,“马说。“他们会聚集?他们是怎么移动?他们会冲走刷新我们的身体?”

使用高性能的荧光显微镜在康州大学的复杂流体实验室,马能够看到粒子移动的模拟血管,这可能被描述为一个血管奔牛。红细胞种族通过中间渠道的粒子——强调在荧光灯下一起被带走的,碰撞和反弹的血液细胞,直到他们推到开放空间——称为剥离层沿着船的墙壁。

马发现更大的粒子——最优规模似乎约2微米——最可能推到颗粒层,他们携带药物进入肿瘤的几率是最大的。该研究小组还确定2微米的最大大小,应该使用如果粒子要有机会经历破血管壁到肿瘤部位。

“当谈到使用粒子的抗癌药物,大小很重要,”马说。“当你有一个更大的粒子,它撞到血液细胞的可能性要高得多,有更多的冲突,他们会推到血管壁。”

结果有些出乎意料。在准备他们的假设,研究小组估计,更小的微粒可能是最有效的,因为他们将最与血细胞的碰撞,就像当一个小球反射更大。但恰恰相反证明成立。较小的颗粒出现通过移动质量的血细胞和裙子不太可能经历的“蹦床”效应,得到弹层,游离马说。

马提出了研究后与康州大学制药科学家谈论药物开发五年前在一个校园活动。

“我们有一个伟大的讨论药物是如何制造的,然后我问,“但是你怎么确定粒子到哪里去呢?”马回忆说,笑了。“我是一个工程师。这就是我们认为的方式。我很好奇。这是一个工程问题。所以我说,让我们写一个提案!”

建议由国家科学基金会资助的早期概念赠款为探索性研究或程序,支持探索性工作在未经测试的初期阶段,但潜在的变革,研究的思路或方法。

知道粒子的行为在我们的循环系统有助于提高靶向药物输送,马说,这反过来又将进一步减少有毒副作用强有力的抗癌药物引起的丢失他们的目标和影响人体健康的组织。

马发现特别有意义,失去了两个癌症和他的外祖父母,他们一直希望为癌症研究以一种有意义的方式作为一个工程师。

测量粒子大小不同的移动在bioimaging血液也可能是有益的,科学家和医生要保持粒子足够成像血液循环发生。在这种情况下,更小的微粒会更好,马说。

马向前,想要探索颗粒流在循环系统的其他方面,比如粒子通过限制区域时,如从血管到毛细管。毛细血管只是直径约7微米。人类头发平均是100微米。马说,他想知道,狭隘的空间可能会如何影响粒子流或血管壁附近的粒子的积累能力。

“我们有所有这些复杂的几何在我们的身体,“马说。“大多数人都认为没有影响,当一个粒子从一个更大的通道较小的通道,因为他们还没有量化。我们的计划是做一些实验,更仔细地看看这个,我们刚刚出版的工作基础上。”