Aerosolizarea nanoparticulelor lipidice pentru terapia genică prin inhalare ARNm
Aerosolizarea nanoparticulelor lipidice pentru terapia genică prin inhalare de ARNm, nanoboți cu aerosol pentru aplicații de biodetecție și preocupări legate de Convenția privind armele biologice și chimice,
ANA MARIA MIHALCEA, MD, PhD | Substack.com
Recent, aerosolizarea nanoparticulelor a fost publicată ca o cale de succes de aplicare a mARN-ului terapiei genice.
Folosind suprafața extinsă a plămânilor pentru terapia genică, calea de inhalare oferă avantaje distincte pentru livrare. Nebulizatoarele clinice care folosesc tehnologia cu plasă vibrantă sunt alegerea standard pentru transformarea medicamentelor lichide în aerosoli. Cu toate acestea, au limitări atunci când vine vorba de furnizarea de ARNm prin inhalare, inclusiv daune severe ale nanoparticulelor din cauza forțelor de forfecare. Aici, introducem o platformă de aerosolizare microfluidică (MAP) care păstrează integritatea structurală și fizico-chimică a nanoparticulelor de lipide, permițând livrarea sigură și eficientă a ARNm la sistemul respirator. Rezultatele noastre au demonstrat superioritatea MAP față de nebulizatorul convențional cu plasă vibrantă, deoarece a evitat probleme precum agregarea particulelor, pierderea încapsulării ARNm și deformarea morfologiei nanoparticulelor. În special, nanoparticulele aerosolizate generate de dispozitivul microfluidic au condus la o eficiență îmbunătățită a transfecției în diferite linii celulare. In vivo Experimentele cu șoareci care au inhalat aceste nanoparticule aerosolizate au evidențiat transfecția cu succes a mARN-ului specific pulmonar fără semne observabile de toxicitate. Acest MAP poate reprezenta un progres pentru terapia genică pulmonară, permițând livrarea precisă și eficientă a nanoparticulelor aerosolizate.
Știm, de asemenea, că știrile MIT din 2018 au discutat despre nanoroboți care ar putea fi dizolvați în soluții apoase și pot fi, de asemenea, aerosolizați. Am arătat în cercetările mele că nano și microroboți și sistemul de livrare a ARNm C19 sunt în mod clar legate. De fapt, acești micro și nanoroboți au fost văzuți de cercetători în flacoanele C19 și acum sunt văzuți în sângele C19 nevaccinat.
Iată câțiva microroboți, așa cum se discută în următorul articol, așa cum se vede în sângele neinjectat C19:
Video: Microroboți care manevrează prin sângele neinjectat C19 – luați la clinica AM Medical LLC în 2024 de mine
Roboții de dimensiunea celulelor își pot simți mediul
Cercetătorii de la MIT au creat ceea ce ar putea fi cei mai mici roboți care pot simți mediul lor, pot stoca date și chiar pot îndeplini sarcini de calcul. Aceste dispozitive, care au aproximativ dimensiunea unei celule de ou uman, constau din circuite electronice minuscule realizate din materiale bidimensionale, care se află pe niște particule minuscule numite coloizi.
Coloizii, care sunt particule sau molecule insolubile de la o miliardime la o milioneme de metru, sunt atât de mici încât pot rămâne suspendați la nesfârșit într-un lichid sau chiar în aer. Prin cuplarea acestor obiecte minuscule la circuite complexe, cercetătorii speră să pună bazele dispozitivelor care ar putea fi dispersate pentru a efectua călătorii de diagnostic prin orice, de la sistemul digestiv uman până la conductele de petrol și gaze, sau poate să plutească prin aer pentru a măsura compușii din interior. un procesor chimic sau o rafinărie.
„Am vrut să descoperim metode pentru a grefa circuite electronice complete și intacte pe particule coloidale”, explică Michael Strano, profesor de inginerie chimică Carbon C. Dubbs la MIT și autor principal al studiului, care a fost publicat astăzi în jurnal. Nanotehnologia naturii. Postdoctoratul MIT Volodymyr Koman este autorul principal al lucrării.
„Coloizii pot accesa medii și pot călători în moduri în care alte materiale nu pot”, spune Strano. Particulele de praf, de exemplu, pot pluti la infinit în aer, deoarece sunt suficient de mici încât mișcările aleatorii furnizate de moleculele de aer care se ciocnesc sunt mai puternice decât forța gravitației. În mod similar, coloizii suspendați în lichid nu se vor depune niciodată.
Strano spune că, în timp ce alte grupuri au lucrat la crearea unor dispozitive robotizate la fel de mici, accentul lor s-a pus pe dezvoltarea unor modalități de control al mișcării, de exemplu prin replicarea flagelelor asemănătoare cozii pe care unele organisme microbiene le folosesc pentru a se propulsa. Dar Strano sugerează că aceasta poate să nu fie cea mai fructuoasă abordare, deoarece flagelele și alte sisteme de mișcare celulară sunt utilizate în principal pentru poziționarea la scară locală, mai degrabă decât pentru o mișcare semnificativă. Pentru cele mai multe scopuri, a face astfel de dispozitive mai funcționale este mai important decât a le face mobile, spune el.
Micuții roboți fabricați de echipa MIT sunt autoalimentați, nefiind nevoie de o sursă de alimentare externă sau chiar de baterii interne. O fotodiodă simplă furnizează curentul electric de care au nevoie circuitele micilor roboți pentru a-și alimenta circuitele de calcul și memorie. Este suficient pentru a le permite să simtă informații despre mediul lor, să stocheze acele date în memoria lor și apoi să le citească mai târziu după ce și-au îndeplinit misiunea.
Astfel de dispozitive ar putea fi în cele din urmă un avantaj pentru industria petrolului și gazelor, spune Strano. În prezent, principala modalitate de verificare a scurgerilor sau a altor probleme în conducte este de a avea un echipaj să conducă fizic de-a lungul conductei și să o inspecteze cu instrumente scumpe. În principiu, noile dispozitive ar putea fi introduse într-un capăt al conductei, transportate odată cu fluxul și apoi îndepărtate la celălalt capăt, oferind o înregistrare a condițiilor pe care le-au întâlnit pe parcurs, inclusiv prezența contaminanților care ar putea indica localizarea zonelor cu probleme. Dispozitivele inițiale de dovadă a conceptului nu aveau un circuit de sincronizare care să indice locația anumitor citiri de date, dar adăugarea că face parte din munca în curs.
În mod similar, astfel de particule ar putea fi utilizate în scopuri de diagnostic în organism, de exemplu pentru a trece prin tractul digestiv în căutarea semnelor de inflamație sau a altor indicatori de boală, spun cercetătorii.
Majoritatea microcipurilor convenționale, cum ar fi cele pe bază de siliciu sau CMOS, au un substrat plat și rigid și nu ar funcționa corect atunci când sunt atașate la coloizi care pot suferi solicitări mecanice complexe în timpul călătoriei prin mediu. În plus, toate astfel de cipuri sunt „foarte sete de energie”, spune Strano. De aceea, Koman a decis să încerce materiale electronice bidimensionale, inclusiv grafen și dicalcogenuri de metale de tranziție, despre care a descoperit că ar putea fi atașate de suprafețele coloide, rămânând operaționale chiar și după ce au fost lansate în aer sau în apă. Și astfel de electronice cu peliculă subțire necesită doar cantități mici de energie. „Pot fi alimentate cu nanowați cu tensiuni subvolte”, spune Koman.
Iată câțiva dintre roboții din sângele nevaccinat C19, au capacități excelente de manevră:
Video: Microroboți care manevrează prin sânge neinjectat C19 și polimeri cu auto-asamblare – luate la clinica AM Medical LLC în 2023 de mine
Aceasta este o considerație foarte interesantă, având în vedere ceea ce vedem acum – cum ar putea fi abuzată aerosolizarea nanoboților ca arme biologice – cred că acesta este scenariul pe care îl vedem acum.
S-a raportat recent că senzorii nanobot ar putea fi aerosolizați și desfășurați pentru detectarea diferitelor substanțe chimice din aer.1 Astfel de capacități sunt de o utilitate evidentă și beneficiază de medicină, precum și pentru a detecta toxinele din mediu (funcționând ca un „canar” nanoscalar pentru a avertiza asupra contaminării periculoase în zonele industriale) și/sau ca un sistem de conștientizare a amenințărilor care ar putea fi folosit. atât în mediul public cât și în cel militar.2
Robotica nanoscalară poate fi utilizată atât ca senzori, cât și ca dispozitive de livrare a receptorului, iar controlabilitatea acestor tehnologii permite activitatea lor direcționată în organismele biologice. Astfel de dispozitive – fie care funcționează în tandem ca sisteme distincte de detectare și angajare, fie ca dispozitive unice cu ambele moduri de detectare și de livrare – ar putea fi utilizate pentru a evalua, răspunde la sau modifica caracteristicile moleculare și chimice ale unei ținte biologice. După cum au indicat studii recente, aceste abordări pot fi utilizate în îngrijirea clinică pentru a monitoriza mai precis țesuturile, organele și stările generale ale corpului și pentru a modifica structura și funcția țesuturilor și sistemelor biologice la o varietate de scări, de la subcelular la sistemic. și organismic. Pentru a fi sigur, există o valoare semnificativă în capacitățile actuale și pe termen scurt ale acestei tehnologii în oferirea unor metode și instrumente mai granulare de evaluare și tratare a bolilor și rănilor.1-3
Cu toate acestea, susținem că dezvoltarea nanomaterialelor și dispozitivelor aerosolizabile prezintă, de asemenea, riscuri definite pentru sănătatea publică și biosecuritate, care merită luare în considerare, abordare și constrângere. Nanoboții aerosolizați ar putea fi folosiți pentru a evita prescripțiile suplimentare ale Convenției actuale privind armele biologice și cu toxine (BWC) sau Convenția privind armele chimice. (CWC).4,5 Proprietățile acestor dispozitive care permit aerosolizarea lor stabilă conferă, de asemenea, capacitatea de a rămâne suspendate pentru perioade mai lungi de timp într-o varietate de medii. Ele pot fi parțial sau complet autonome și sunt capabile să stocheze informații cu potențialul de a identifica sau afecta ținte biologice specifice. Ele posedă capacitatea de a se mișca independent și până la 2 picioare în mod multidirecțional într-un spațiu închis și pot fi diseminate mult mai mult atunci când sunt dispersate printr-un mecanism de pulverizare sau alt propulsor. Dimensiunea lor (și „programabilitatea”) le permite să intre cu ușurință în spații corporale neprotejate și să pătrundă în echipamentul de protecție. Un factor limitator cheie este energia necesară pentru operațiunile nanoboților. Dacă nanobotul s-ar baza pe energia stocată (de exemplu, atunci când este asamblată sau eliberată), atunci cererea de energie ar limita durabilitatea funcțională, deoarece sistemele nanobotice actuale nu au o capacitate extinsă de stocare a energiei.
Cu toate acestea, un sistem nanobotic capabil să colecteze energie fie din mediul său (de exemplu, prin transfer termic sau conversie), fie prin interacțiunea cu nanomateriale non-robotice, ar putea reduce efectiv astfel de constrângeri. De asemenea, convergența nanotehnologiei cu biologia sintetică (de exemplu, editarea genei CRISPR-Cas9,6,7 utilizarea informațiilor despre sintetizarea virușilor8,9) ar putea conduce la o capacitate mai eficientă de a furniza microbi sintetici morbi sau letali sau hibrizi chimici-bio noi și din ce în ce mai puternici. Acestea ar putea fi personalizate pentru a crea agenți noi care ar putea fi armați și, având în vedere noutatea lor, nu sunt supravegheați sau recunoscuți de organismele de reglementare existente sau anticipați de operațiunile de sănătate publică și biosecuritate.
Cu siguranță, multe dintre capacitățile dobândite de nanoboții cu arme (de exemplu, mișcarea, colectarea și stocarea informațiilor, programabilitate, diseminare prin aerosol, capacitatea de a pătrunde în cavitățile corporale neprotejate și capacitatea de a pătrunde în echipamentul de protecție) sunt deja posibile cu agenții biologici existenți în prezent. Cu toate acestea, anumite aspecte ale nanotehnologiei conferă capacități suplimentare. Un prim exemplu este că nanotehnologiile implică chimie (de exemplu, siliciu, metale elementare, polimeri cu lanț lung și ramificat) și mecanisme (de exemplu, informații electromecanice și optice și manipularea energiei) care sunt radical diferite de cele biologice. Sistemele biologice nu sunt dezvoltate pentru a recunoaște și a interfera cu (multe) funcții și capacități nanotehnologice. Astfel, nanodispozitivele ar putea reprezenta o amenințare emergentă fie ca arme de sine stătătoare, fie ca multiplicatori de forță pentru agenți biochimici suplimentari. Este posibil ca acest potențial de a crea astfel de noi arme nu va scăpa de atenția adversarilor care intenționează să influențeze subtil evenimente specifice sau, mai larg, să ofere capacități de depășire pentru a câștiga avantaj în timpul conflictelor majore sau acțiunilor din zona gri. Un stat național sau un laborator independent de stat cu capacități similare cu cele folosite pentru aerosolizarea nanomaterialelor ar putea reproduce rezultatele acestei cercetări cu relativă ușurință.
Rezumat:
Tehnologia nanoparticulelor de lipide ARNm pentru terapia genică a fost implementată cu succes în sistemele vii. De asemenea, știm că nanoroboții au fost desfășurați pentru soluții apoase și aerosolizați. Ambele aplicații aduc în discuție armonizarea acestor tehnologii, despre care se discută în ultimul articol. Din cercetările mele, pot vedea că a fost deja înarmat, deoarece acești nano și microroboți sunt în sângele tuturor. Vreau să aduc în prim-plan faptul că modificarea genelor în aerosol și nanorobotica au fost deja luate în considerare pentru armament. Strategia mea încă dezactivează elementele de bază ale tehnologiei.
Articol original: https://anamihalceamdphd.substack.com/p/aerosolization-of-lipid-nanoparticles
