Vi erbjuder

Nanomedicin med stor verkan

Nanovetenskapen har influerat många forskningsfält. Inte minst medicinen. Genom att leverera läkemedel med hjälp av nanopartiklar hoppas forskarna på en mer effektiv behandlingsmetod, där läkemedelsresistens kan undvikas. På samma gång är det oklart hur de små partiklarna påverkar våra kroppar och vår omgivning.

Publicerad: Uppdaterad:

Idag finns nanopartiklar i allt från kosmetika, solglasögon och luktfria kläder, till däck och printrar. Även livsmedelsbranschen har tagit till sig de små molekylerna, både i förpackningar och i nano-foods som exempelvis järnpartiklar i kosttillskott.

Nanopartiklar har många lovande användningsområden inom medicinen och detta forskningsfält kallas nanomedicin. Bland annat kan de passera blodhjärnbarriären, vilket kan komma till användning vid behandlingen av till exempel Alzheimers och Parkinsons sjukdom. Där har det varit en stor utmaning att få medicinerna att nå hjärnan. Förutom detta lyckades forskare i Chicago förra året bota den autoimmuna sjukdomen multipel skleros, MS, hos möss med hjälp av nanopartiklar.

Nanopartiklar mot cancer

På Swedish Medical Nanoscience Center vid Institutionen för Neurovetenskap på Karolinska Institutet finns flera forskargrupper som använder nanoteknik för forskning inom fält som neurovetenskap, onkologi och infektionsbiologi. I Andreas Nyströms labb ligger fokus på att utveckla metoder för att framställa nanopartiklar som kan användas vid behandlingen av patienter med cancer.

– Målet med min forskning är att utveckla nanopartiklar som kan användas för teranostik, alltså kombinerad terapi och diagnostik, berättar Andreas Nyström.

Forskargruppen publicerade nyligen en artikel i tidskriften Particle & Particle Systems Characterization där de visade ett nytt sätt att tillverka nanopartiklar. De lät polymerer, små plastmolekyler, sätta ihop sig till små bubbelformade partiklar kallade miceller. Micellerna hade en hydrofil utsida och hydrofob kärna och laddades med cellgiftet doxorubicin. Bröstcancerceller som utsattes för behandlingen dog. Samtidigt visade man att partiklarna fungerar som konstrastmedel vid undersökningar med magnetkamera.

I framtiden hoppas Andreas Nyström att behandlingen kan användas för att behandla läkemedelsresistent cancer och förhoppningsvis kan även utvecklingen av resistens undvikas.

– Behandlingen av bröstcancer fungerar ofta bra men hos de kvinnor som får återkommande tumörer är läkemedelsresistens ganska vanligt, berättar Andreas Nyström. Vi har sett tecken på att doxorubicin börjar fungera som behandling igen om det levereras i våra nanopartiklar. På något sätt undkommer läkemedlet cellens resistensmekanismer, kanske genom att det göms inne i micellen.

Nanomedicin banar även väg för möjligheten att specifikt behandla tumörceller och på så sätt undvika cellgifters effekter på resten av kroppen.

– Cancerceller har vissa receptorer som är överrepresenterade på sin yta, berättar Andreas Nyström. Genom att klä micellerna med proteiner som binds av dessa receptorer kan vi ge nanopartiklarna målsökande egenskaper. Det är något som vi testar nu. Vi försöker även göra partikeln pH-känslig. Det skulle innebära att läkemedlet endast släpps ut ur micellerna vid pH som är lägre än fysiologiskt pH, till exempel runt tumörer.

DNA som byggmaterial

En annan grupp som arbetar med doxorubicin är Björn Högbergs grupp. Bland annat har de tillverkat en typ av uppskruvad DNA-spiral som kan användas som leveranspartikel för läkemedlet.

– Jag jobbar med DNA-origami, vilket innebär att jag använder DNA som byggmaterial för att bygga strukturer, berättar Björn Högberg. Det är ganska lätt att förutse hur enkelsträngat DNA kommer att forma sig.

Genom DNA-origami kan man bygga strukturer som binder till ett visst läkemedel och sedan släpper det i en viss takt. Genom att ha en lång DNA-sträng som byggstomme och sedan fästa mindre strängar på denna har gruppen byggt strukturer av alla möjliga former.

– Genom att fästa proteiner på "pinnar" av DNA kan vi undersöka hur cancerceller reagerar på proteinerna, beroende på hur långt isär de sitter. Vi tror att vi kommer se att de påverkas, vilket förhoppningsvis kan leda till utvecklingen av nya behandlingsmetoder.

Farhågor och osäkerhet

Det är i dagsläget oklart vilka biverkningar nanopartiklar har på hälsan och miljön. Vissa ämnen, till exempel nanosilver, har visat sig påverka miljön. Men det är svårt att jämföra olika nanopartiklar med varandra eftersom det enda som alla har gemensamt är sin storlek. Vissa nanopartiklar är helt nya kemiska strukturer medan somliga är kända kemikalier sedan tidigare fast i större form.

Den europeiska kemikalielagstiftningen, Reach (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), trädde i kraft år 2007. Den säger att de som tillverkar eller distribuerar kemikalier har ansvaret att undersöka deras toxiska egenskaper på hälsan och miljön. Reach innehåller inga lagar som är specifika för nanomaterial men säger bland annat att om nanopartiklar har en sedan tidigare känd kemisk struktur så måste deras egenskaper i nanoform ändå undersökas. Den mindre storleken kan nämligen påverka partiklarnas egenskaper avsevärt.

Nanopartiklar är så små att de kan komma in i celler och ofta är det svårt att förutspå vilka effekter de kommer att ha där. Detta bekymrar inte Björn Högberg och Andreas Nyström i sin forskning.

– Vi vill utveckla ett system som kan användas vid behandlingen av patienter så vi arbetar endast med bionedbrytbara organiska partiklar som lätt kan brytas ner av kroppen och kissas ut, berättar Andreas Nyström.

 

Fakta:

Nanopartiklar har en storlek mellan 1-100 nanometer, alltså 1-100 miljarddels meter. Detta kan jämföras med ett pappersark som är ungefär 100 000 nanometer tjockt.

Den vanligaste nanopartikeln i vår omgivning är nanosilver, vilket har en bakteriedödande effekt och finns i allt från katetrar till kylskåp och luktfria strumpor. Det är oklart hur nanosilvret påverkar hälsan och miljön men det är känt att intag av silver kan på toxiska effekter på kroppen. Det finns även tecken på att nanosilver från våra kläder skadar reningsverkens bakterier.

I dagsläget finns flera nanoläkemedel på den svenska marknaden bland annat Caelyx och Abraxane. Båda dessa används vid behandlingen av cancer.

Författare Erika Lindbom

Kommentarer

Kommentera
Naturvetarna sparar viss data (cookies) för att ge dig en bättre upplevelse. Genom att använda Naturvetarnas webbplats godkänner du detta / Om cookies