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人工DNA可以控制药物中活性成分的释放

含有三种活性成分的药物,在特定时间按顺序释放:由于慕尼黑技术大学(TUM)团队的工作,曾经是药理学家的梦想现在更接近现实。通过水凝胶和人工DNA的组合,纳米颗粒可以在与人体相似的条件下依次释放。

患者接受几种不同的药物治疗变得越来越普遍。患者通常需要以固定的间隔服用它们 - 这种限制使日常生活变得困难并且增加了剂量被跳过或被遗忘的风险。

Oliver Lieleg是生物力学教授,也是TUM慕尼黑生物工程学院的成员,博士候选人Ceren Kimna现已开发出一种工艺,可作为含有几种活性成分的药物的基础,这些成分可以在体内可靠地释放它们。在指定时间的预定义序列。“例如,应用于手术切口的软膏可首先释放止痛药,然后使用抗炎药物,然后再使用药物来减轻肿胀,”Oliver Lieleg解释道。

一种活性成分接着另一种“延迟释放其活性成分的药膏或霜剂本身并不新鲜,”Oliver Lieleg说。然而,对于目前使用的药物,不能保证两种或更多种活性成分不会同时释放到生物体中。

为了测试他们的想法背后的原理,Oliver Lieleg和Ceren Kimna使用纳米级银,氧化铁和金颗粒嵌入一种称为水凝胶的特殊凝胶状物质中。然后,他们使用光谱方法跟踪凝胶中颗粒的出口。由研究人员选择的颗粒在凝胶内具有与用于运输真实活性成分的颗粒相似的运动特性,但制造起来更容易且更便宜。

控制纳米粒子的特殊成分是人造DNA。在自然界中,DNA首先是遗传信息的载体。然而,研究人员正在越来越多地利用另一种特性:DNA片段在键合类型和强度方面的精确组合能力,例如在纳米尺度上构建机器。DNA级联:压缩然后在正确的瞬间释放

首先释放银颗粒。在初始状态下,通过Lieleg和Kimna设计的DNA片段使用特殊软件将颗粒结合在一起。得到的颗粒簇很大,以至于它们不能在水凝胶中移动。然而,当加入盐溶液时,它们与DNA分离。它们现在可以在凝胶中移动并漂移到表面。“因为盐溶液与人体的盐度大致相同,所以我们能够模拟药物施用前不会释放活性成分的条件,”Ceren Kimna解释道。

围绕氧化铁颗粒的网状DNA结构由两种类型的DNA组成:第一种DNA的一端连接到氧化铁颗粒上。第二种类型连接到第一种类型的松散端。这些结构不受盐溶液的影响。氧化铁颗粒只能在第一簇溶解时释放。该事件不仅释放银纳米粒子,还释放DNA,其消除了第二簇的“连接DNA”而没有形成连接本身。结果,氧化铁颗粒可以分离。这释放出DNA片段,而DNA片段又成为第三个DNA纳米粒子组合的关键。

“软膏的一致性使它们成为基于水凝胶的方法最明显的解决方案。然而,这一原则也有可能用于可以按特定顺序释放体内多种有效成分的片剂,”Lieleg教授解释说。 。

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