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L'ingegnere chimico di UD mira a migliorare la consegna delle medicine terapeutiche all'organismo

Il corpo umano ha protezioni incorporate per impedire di entrare gli agenti patogeni.

Quella misura di starnuto o radiatore anteriore soffocante quando avete il raffreddore? Quello è il vostro organismo che fa leva i rivestimenti mucosi nel vostro apparato respiratorio per espellere il virus offendente.

Ma queste difese naturali egualmente a volte funzionano per impedire di entrare le medicine, un problema provocatorio che ha ostacolato le soluzioni del trattamento per le malattie quali cancro, fibrosi e perfino COVID-19.

L'università di ingegnere chimico Catherine Fromen di Delaware vuole capire meglio come questi meccanismi della organo-protezione funzionano per migliorare la consegna delle medicine terapeutiche all'organismo.

Fromen ha ricevuto una concessione $2 milioni dagli istituti della sanità nazionali (NIH) che massimizzano il programma del premio della ricerca del ricercatore, che fornisce ai ricercatori di promessa della fase iniziale il finanziamento continuo per perseguire le idee novelle.

La concessione quinquennale di MIRA supporterà le aree di memoria del lavoro di Fromen messe a fuoco sulla progettazione delle medicine che vanno alle interfacce mucose, quali i vaccini inalabili per i problemi respiratori. È particolarmente interessata nel sapere dove queste medicine devono andare superare le barriere mucose, dice nei polmoni o il tratto gastrointestinale, migliorare interagisce con le celle immuni.

Da migliore comprensione come il muco e le celle si comportano a queste barriere mucose, possiamo migliorare i metodi di progettazione ed i farmaci per trattare i problemi differenti a queste barriere protettive.„

Catherine Fromen, assistente universitario, dipartimento di assistenza tecnica chimica e biomolecolare, università di Delaware

UDaily ha preso con Fromen per imparare circa le sue pianificazioni per l'avanzamento del questo lavoro.

Q: Che cosa sono interfacce mucose e perché sono essi così importanti alle sanità?

Fromen: Le interfacce mucose sono trovate nei sistemi respiratori, gastrointestinali, riproduttivi ed urinarii del corpo umano. Questi sono i siti in cui siamo i più vulnerabili e dove gli agenti patogeni infettano in primo luogo. Le celle immuni uniche là possono agire indipendente dal sistema immunitario globale dell'organismo per produrre le risposte regione-specifiche a tutti gli invasori non Xeros. Se possiamo consegnare le medicine direttamente a queste celle al fronte, quindi possiamo pensare al miglioramento della protezione della barriera ed a combattere fuori gli agenti patogeni. Con il polmone, questa ha potuto essere soluzioni per le malattie come il cancro polmonare o la malattia infettiva come COVID-19 o influenza. Nell'intestino, questa potrebbe essere malattia celiaca, che è una risposta (autoimmune) immune impropria al glutine trovato in determinati alimenti.

Q: Come le barriere mucose funzionano e come le vogliamo lavorare meglio?

Fromen: Il sistema immunitario dell'organismo è pensato spesso come ad un esercito, in cui ciascuno dei tipi differenti delle cellule ha funzioni militari differenti. Potete pensare all'interfaccia mucosa come le pareti di un castello, con le celle del soldato di fanteria che sorvegliano le celle dell'allerta e del castello che cercano la difficoltà sull'orizzonte. L'una o l'altra di queste celle può andare dentro il castello e dire, “monti su; è tempo„ e dirige la risposta dell'organismo ai problemi differenti.

Queste celle immuni spendono molto tempo a questo livello protettivo che aspetta il giusto segnale fare qualcosa. Se possiamo lanciare un'opzione qui, può creare un'intera cascata degli eventi per fare qualcosa completamente differente che avvantaggi l'intero organo o paziente.

Q: Potete dividere un esempio?

Fromen: A volte queste celle sono state formate in modo errato per essere iperprotettive in un modo che ha effetti secondari non intenzionali. Forse le celle a questa interfaccia mucosa stanno supportando una cella del tumore e non dovrebbero essere -; possiamo dare istruzioni per avvisare le celle immuni che la cella del tumore è cattiva, di modo che svegliano e fanno tutte le cose sono normalmente buone a fare?

Corrente, possiamo soltanto consegnare le istruzioni unitermini in modo da quelle celle inscatolano il maresciallo le truppe per realizzare gli atti complicati. Dobbiamo potere migliorare, messaggi più frequenti a queste celle.

Q: Dove comincerete?

Fromen: Inizialmente metteremo a fuoco da allora sul polmone che è un campo di specializzazione per il mio laboratorio. Tuttavia, il lavoro è più largamente applicabile alle interfacce mucose in altri posti come l'intestino umano perché entrambi gli organi sono nel moto costante ed hanno un'area enorme.

Nel lavoro precedente, il mio laboratorio ha creato un modello del polmone 3D-printed che comprende l'architettura ramificata unica del tessuto. Pianificazione aggiungere il moto al nostro modello ed eseguire i liquidi e le medicine attraverso per capire come il sistema funziona ad un livello fondamentale. I ricercatori hanno studiato su un su scala ridotta come i flussi mucosi da sinistra a destra o come cose si diffondono con, ma nessuno ha esaminato i più grandi meccanismi di trasporto -; lo spessore del muco, quanto tempo le cose possono restare in un posto, come le cose cambiano. Vogliamo vedere il polmone muoverci mentre crea l'aria ed il muco sopra, per studiare come le medicine si muovono attraverso questa struttura macroscopica, anche prima che colpiscano il muco.

Q: Che cosa questo vi dirà?

Fromen: Una di più grandi sfide che affrontiamo da un punto di vista farmaceutico non sta sapendo dove la medicina va una volta dentro l'organismo. Possiamo sviluppare i modelli di simulazione per esplorare le cose come come le medicine si diffondono al tessuto quando la mettiamo ai rami specifici del polmone, ma non sappiamo come predire, efficacemente, dove va dentro l'intero organo o quanto tempo resterà là. Lo stesso è vero nell'intestino. Possiamo stimare, ma ogni organismo è differente.

Ulteriormente, la maggior parte di studio e delle simulazioni di come le medicine si muovono all'interno dell'organismo presuppongono una persona in buona salute di un peso corporeo particolare. Ciò può essere problematica, poiché sappiamo che i polmoni di una persona possono sembrare incredibilmente differenti secondo stato, l'età o il peso di fumo. Corrente, tuttavia, non c'è modo comprendere questi informazioni nella predizione come le medicine funzioneranno. Quello è dove il nostro modello entra.

Q: Perché è importante potere da studiare questo movimento?

Fromen: Anche qualcosa semplice quanto facendo l'epiglottide -; quell'piccolo alettone in vostra gola che copre l'esofago quando inghiottite -; apra o vicino è provocatorio. Ma questo è un pizzico punti reale per l'inalazione delle medicine, così anche un modello con appena un poco moto potrebbe fornire le informazioni importanti su come le medicine si muovono o disperdono nelle varie circostanze, per esempio, brevi, respiri bassi contro i respiri più lunghi e più profondi.

Q: Che cosa altre domande voi pianificazione indirizzare?

Fromen: L'altro lato del lavoro mette a fuoco sulla comprensione del che cosa accade quando la medicina ottiene dove sta andando. Dobbiamo disfare come la progettazione della formulazione della medicina interagisce con le celle immuni specifiche che vivono alla barriera mucosa. Abbiamo dati interessanti che queste celle possono vivere più lungamente per vicino prendere gli oggetti non Xeros (medicine, virus) e che la loro durata della vita all'interfaccia mucosa è regolamentata da frequenza di queste interazioni.

Queste celle della sentinella sono critiche nella cattura delle informazioni esterne e nella coordinazione della risposta del tessuto. Vogliamo esplorare se, cambiando la chimica della formulazione di medicina inalata, possiamo girare i perni per gestire che cosa queste celle immuni stanno facendo e per quanto tempo, per creare un effetto desiderato.

Q: Dove sperate questo lavoro piombo?

Fromen: C'è così tanto malattia che nasce a questa interfaccia mucosa, in modo da è un'opportunità reale di migliorare la vita umana. Pensi ai vaccini… se possiamo capire meglio come consegnare le medicine alle celle dell'ossequio direttamente al sito, saremo ancora migliori dell'ottenendo un aiuto. Amerei vedere che cosa stiamo rendendo a prodotti terapeutici diventati che finiscono approvato dalla FDA per aiutare i pazienti con le emissioni respiratorie nella mia vita, o vediamo i nostri modelli usati per schermare la terapeutica e la medicina personale avanzamento.