Нанотехнология для борьбы с остеопорозом

Исследователи из Университета Центральной Флориды (UCF) разработали уникальную технологию лечения остеопороза с использованием нанопузырьков для доставки терапии в целевые области организма.

Технология создана Мехди Разави и студенткой Анджелой Шар в Лаборатории биоматериалов и наномедицины UCF.

Проблема остеопороза

Остеопороз — это заболевание, характеризующееся дисбалансом между способностью организма формировать новую костную ткань (оссификация) и разрушать старую (резорбция). По данным Фонда здоровья костей и остеопороза (BHOF), исследования показывают, что с переломом из-за остеопороза столкнется каждая вторая женщина и каждый четвертый мужчина в возрасте 50 лет и старше. К 2025 году остеопороз, по прогнозам, станет причиной около 3 миллионов переломов и затрат в $25,3 млрд ежегодно.

Принцип работы технологии

Новая разработка использует ультразвук-чувствительные нанопузырьки для доставки лечения. Это двойная технология: она одновременно снижает резорбцию кости и увеличивает её формирование под действием ультразвука.

Механизм доставки

В одном из примеров применения нанопузырьки несут малую интерферирующую РНК (siRNA), нацеленную на ген катепсина K (CTSK siRNA), который играет ключевую роль в процессе резорбции кости. Нанопузырьки защищают siRNA и доставляют её к остеокластам — клеткам, разрушающим костную ткань. Это приводит к снижению экспрессии целевых генов (downregulation).

Каждый нанопузырёк инкапсулирует лечение в газовом ядре и жидкой оболочке из перфторуглерода. Газовое ядро также позволяет визуализировать и отслеживать нанопузырьки.

Контроль и перспективы

Параметры ультразвука (время воздействия, интенсивность, частота, форма волны) можно модифицировать для контролируемого высвобождения и персонализированного лечения (например, низкая интенсивность для поверхностных переломов, высокая — для глубоких поражений).

По словам Разави, технология имеет потенциал для применения в онкологии (доставка химиотерапевтических препаратов) и при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, поскольку ультразвук может временно открывать гемато-энцефалический барьер. Нанопузырьки также способны доставлять кислород в ткани для стимуляции регенерации.

Исследование опубликовано в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.