Ферменты — это естественно умные машины, которые отвечают за многие сложные функции и химические реакции в биологии. Однако, несмотря на их огромный потенциал, их использование в медицине ограничено иммунной системой, которая предназначена для нападения на чужеродных злоумышленников. Например, врачи долгое время полагались на фермент аспарагиназа, чтобы уморить раковые клетки голодом, когда пациент проходит химиотерапию. Но поскольку аспарагиназа получена из нечеловеческого организма, E. Coli, он быстро нейтрализуется иммунной системой пациента и иногда вызывает аллергическую реакцию.
В исследованиях на животных с аспарагиназой и другими терапевтическими ферментами исследовательская группа обнаружила, что их пористая полая нанооболочка эффективно защищает ферменты от иммунной системы, давая им время для работы.
Аспарагиназа работает, реагируя с аминокислотами, которые являются важным питательным веществом для раковых клеток. Реакция истощает аминокислоту, лишая аномальные клетки питательных веществ, необходимых для их размножения.
«Наше решение представляет собой чисто инженерное решение медицинской проблемы», — сказал Инанк Ортак (Ph.D. ’13), который разработал технологию в рамках своего докторского исследования в лаборатории профессора наноинженерии Садика Эсенера в инженерной школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Нанооболочка действует как фильтр в кровотоке. Ферменты очень эффективно загружаются в наночастицу через поры на ее поверхности, а затем инкапсулируются оболочкой из нанопористого диоксида кремния.
Поры оболочки слишком малы для выхода фермента, но достаточно велики для диффузии аминокислот, которые питают раковые клетки внутрь и из частицы. Ферменты остаются внутри, где они истощают любые попадающие в организм аминокислоты.
"Это платформенная технология, которая может найти применение во многих различных областях. «Нашей отправной точкой было решение проблемы для лечения рака», — сказал Ортак.