Biotech
Paggamit ng mga Estruktura ng Rotaxane para sa Susunod na Henerasyon ng mga Sistema ng Paglabas sa Medisina at Teknolohiya
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Pagbibigay ng Gamot at mga Material na Nag-aayos ng Sarili gamit ang Rotaxane
Ang paghahatid ng mga molekula sa isang tiyak na punto ay napakahirap na gawain, ngunit kinakailangan ito para sa maraming gamot, tulad ng mga paggamot sa kanser, upang gumana. Hanggang ngayon, karamihan sa mga sistema ng paghahatid ay limitado sa pag-aktiba sa pamamagitan ng kemikal na pakikipag-ugnayan o nagdusa sa mahinang pagganap. Katulad nito, ang mga material na nag-aayos ng sarili ay kailangang maglabas ng sistema ng pag-aayos kapag nasailalim sa mekanikal na stress. Salamat sa isang bagong estruktura ng molekula na tinatawag na rotaxane, na natuklasan ng mga mananaliksik sa University of Manchester, UK, maaaring maging posible ang parehong inobasyon.
Ano ang Rotaxane?
Ang mga rotaxane ay mga magkakabit na molekula, kung saan ang isang bilog na molekula (hugis donut) ay may mas mahabang polymer na dumadaan sa gitna nito.
Sa kaso ng pagtuklas ng University of Manchester, gumamit sila ng isang mahabang at komplikadong molekula na sensitibo sa mekanikal na puwersa.
Sa kahabaan ng kadena ng molekula, ikinabit nila ang tinatawag na “molekulang karga” na interesado, na kulay asul sa schematic na ito:
Pinagmulan: Nature
Kapag inilapat ang puwersa sa materyal, ang bahagi ng rotaxane na hugis donut ay nagtutulak at naglalabas ng mga molekulang karga.
Ginagawang perpektong detector ng puwersa at mekanismo ng paglabas nang sabay-sabay ang modelong molekulang rotaxane na ito.
Pinagmulan: Nature
Pinahusay na Rotaxanes
Ang kemikal na paglabas na dulot ng puwersa ay hindi bagong konsepto. Gayunpaman, ang mga nakaraang sistema ay limitado sa dami ng molekulang kanilang mailalabas, na iisang molekula lamang bawat detector ng puwersa.
“Ang mga puwersa ay laganap sa kalikasan at may mahalagang papel sa iba’t ibang proseso. Ang aming layunin ay gamitin ang mga puwersang ito para sa mga mapangbagong aplikasyon, partikular sa tibay ng materyales at paghahatid ng gamot.”
“Bagaman ito ay isang proof-of-concept na disenyo lamang, naniniwala kami na ang aming rotaxane-based na pamamaraan ay may napakalaking potensyal na may malawak na aplikasyon – nasa bingit na kami ng ilang tunay na kamangha-manghang pag-unlad sa pangangalagang pangkalusugan at teknolohiya.” – Guillaume De Bo, Propesor ng Organikong Kimika sa The University of Manchester
Bilang alternatibo, maaaring gamitin ang mga estratehiya ng pisikal na enkapsulasyon upang maghatid ng mas malaking karga, ngunit madalas itong napapailalim sa hindi nais na paglabas na hindi mekanikal.
Sa halip, ang bagong disenyo ng rotaxane ay maaaring maglabas ng maraming molekula nang sabay-sabay (hanggang 5) sa isang kontroladong paraan.
Sa praktika, maaaring ma-trigger ang paglabas sa pamamagitan ng mekanikal na stress (halimbawa, isang shock o gasgas sa screen ng telepono) o target na ultrasound, na nagbibigay-daan sa target na paglabas ng gamot lamang sa lokasyon ng tumor.
Isa pang limitasyon ng nakaraang sistema ay ang limitasyon sa uri ng mga molekulang maaaring ilabas, na nagiging hindi angkop para sa mga makabagong gamot.
Ipinakita ng mga mananaliksik sa kanilang siyentipikong publikasyon sa Nature na ang kanilang sistema ay maaaring magamit para sa mga compound ng gamot, fluorescent markers, catalysts, at monomers, na nagbubukas ng maraming posibleng aplikasyon.
Dagdag pa, ang ganitong sistema ay nag-aalok ng posibilidad na maglabas ng iba’t ibang yunit ng karga sa isang tinukoy na pagkakasunod-sunod.
Mga Aplikasyon ng Rotaxanes
Bioteknolohiya
Ang pinaka-agad na aplikasyon ay sa mga sistema ng paghahatid ng gamot. Sa kasalukuyan, ang larangang ito ay pinangungunahan ng lumalawak na paggamit ng antibody-drug conjugates.
Salamat sa eksaktong katangian ng ultrasound therapy, ang mga rotaxane-based na sistema ng paghahatid ay maaaring magbigay ng gamot lamang sa mga tiyak na punto ng katawan. Nasubukan na ang sistema para sa paghahatid ng doxorubicin, isang malakas na malawak na saklaw na kemoterapikong ahente.
Ipinakita ng paunang resulta ng pananaliksik ang 71% na kahusayan sa paglabas gamit ang ultrasonication at 65% sa pagsubok ng doxorubicin.
Mga Material na Nag-aayos ng Sarili
Maraming materyales, mula sa mga metal hanggang sa plastik, ay makikinabang kung makakagawa ng “self-heal” kapag nakaranas ng mekanikal na stress, bitak, o epekto.
Dahil ang mga rotaxane na tumutugon sa mekanikal na puwersa ay tutugon lamang sa punto ng stress, maaari silang magamit upang maglabas ng mga sistema ng pag-aayos sa mismong lugar na kailangan, bago lumala ang pinsala.
Maaaring magbukas ito ng posibilidad ng mga self-repairing na screen, metal na bahagi, o kahit kongkreto.
Hindi magtatagal ang mga katangian ng self-repairing, ngunit maaaring lubos na mapabuti ang tibay ng mga materyales. Lalo na kung kailangan na ang pinsala ay mangyari sa parehong punto nang dalawang beses, kung saan ang mga rotaxane ay naubos na, para mabigo ang mga katangian ng pag-aayos.
Mga Sensor at Kaligtasan
Bilang ang bagong sistemang rotaxane ay maaari ring maglabas ng fluorescent markers (at posibleng mga kulay na marker), maaari itong magamit bilang isang “systema ng babala” para sa pinsala na kung hindi ay mananatiling hindi nakikita. Ito ay maaaring maging napaka-kapaki-pakinabang upang ilantad ang mekanikal na stress o pagkapagod ng metal sa mga estruktura at makina bago mangyari ang isang tunay na mapaminsalang pagkasira.
Maaari rin itong magamit upang patunayan ang integridad ng isang selyo o lalagyan, tulad ng sa mga produktong parmasyutiko o pagkain.
Mga Kumpanya ng Rotaxane
Sa ngayon, ang mga rotaxane ay isang eksperimental na klase ng mga molekula na karamihan ay ginagawa at pinag-aaralan sa mga laboratoryo. Gayunpaman, ilang kumpanya ang nagsusubok ng mga material na nag-aayos ng sarili at ultrasound-based na paghahatid ng gamot.
1. EXACT Therapeutics (EXTX)
Ang biotech startup na ito ay ginagamit ang kanyang acoustic-mediated therapies (Acoustic Cluster Therapy or ACT) upang gamutin ang kanser sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkuha ng chemotherapy ng mga selula ng kanser.
Pinagmulan: Exact Therapeutics
Ang kumpanya ay kasalukuyang nasa phase 2 ng mga klinikal na pagsubok para sa pancreatic cancer at phase 1 para sa mga pasyente na may liver metastases na sekundarya sa colorectal cancer.
Kasalukuyan itong gumagamit ng negatively charged microbubbles at positively charged microdroplets, ngunit maaari rin itong gumamit ng rotaxanes sa hinaharap para sa mas konsentrado at epektibong paghahatid ng gamot.
2. Arkema (AKE.PA)
Ang kumpanyang Pranses ay isang tagagawa ng produktong kemikal, na nilikha bilang spin-off mula sa petrochemical na kumpanya na Total, na nakatuon sa adhesives, coatings, at advanced materials, na bawat isa ay humigit-kumulang 1/3 ng kabuuang aktibidad.
Kapansin-pansin, ito ay nagtrabaho sa self-repairing elastomers at rubbers mula pa noong 2009.
Ang kumpanya ay aktibo sa maraming klase ng kemikal at ginagamit sa halos lahat ng industriya.
Pinagmulan: Arkema
Ang estratehiya ng Arkema ay maging nangungunang supplier sa bawat niche na kinabibilangan nito, na nasa #1 hanggang #3 sa mundo sa 90% ng portfolio.
Sa pagtingin sa matagal nang presensya sa self-repairing material at sa mahalagang IP ng kumpanya, maaari itong maging pangunahing kandidato upang ilunsad ang komersyal na teknolohiyang rotaxane sa hinaharap.
3. Autonomic Materials
Pinagmulan: Autonomic Materials
Ang pribadong kumpanyang ito ay dalubhasa sa mga self-healing na materyales, lalo na sa mga coating laban sa corrosion, na may malawak na saklaw ng mga aplikasyon at industriya.
Ang mga kemikal ng coating ng kumpanya ay tumutugon kaagad kapag lumitaw ang isang micro-crack, pinipigilan ang karagdagang pinsala na kumalat. Kung ang pinsala ay masyadong malaki, ito rin ay muling nagse-seal sa mga gilid ng nasirang zona, pinipigilan ang pagkawala ng adhesion at kasunod na delamination ng coating.
Ipinapahayag ng kumpanya ang napakataas na performance habang nakakamit din ang napakababang antas ng VOC (Volatile Organic Compounds) emissions, isang bagay na maaaring nakakalason at magdulot ng mga isyu sa kaligtasan sa mga industriyal na kapaligiran.
Pinagmulan: Autonomic Materials
