Nanoparticle delivery maximizes drug defense against bioterrorism agent
(Nanowerk News) Scientists from the California NanoSystems Institute at UCLA have developed a nanoparticle delivery system for the antibiotic moxifloxacin that vastly improves the drug’s effectiveness against pneumonic tularemia, a type of pneumonia caused by inhalation of the bacterium Francisella tularensis.
The study, which appears in the journal ACS Nano ("Mesoporous Silica Nanoparticles with pH-Sensitive Nanovalves for Delivery of Moxifloxacin Provide Improved Treatment of Lethal Pneumonic Tularemia"), shows how the nanoparticle system targets the precise cells infected by the bacteria and maximizes the amount of drug delivered to those cells.
Jeffrey Zink, distinguished professor of chemistry and biochemistry and a senior author on the study, developed the mesoporous silica nanoparticles used for drug delivery. Zink and his research team conducted an exhaustive process to find the best particle for the job.
@nanotech1
“The nanoparticles are full of deep empty pores,” Zink said. “We place the particles in drug solution overnight, filling the pores with drug molecules. We then block the pore openings on the nanoparticle’s surface with molecules called nanovalves, sealing the drug inside the nanoparticle.”
When the drug-bearing nanoparticles are injected into the infected animal, in this case a mouse, the drug stays in the nanoparticles until they reach their target: white blood cells called macrophages. Macrophages ingest nanoparticles into compartments that have an acidic environment. The nanovalves, which are designed to open in response to the more acidic surroundings, then release the drug.
“We tested several different particles and nanovalves until we found the ones that would carry the maximum amount of drug and release it at just the right pH value,” Zink said.
The F. tularensis bacterium is highly infectious and has been designated a top-tier bioterrorism agent by the Centers for Disease control, meaning that it is considered to pose a high risk to national security and public health.
“F. tularensis survives and multiplies within macrophages, especially those in the liver, spleen and lung,” said Marcus Horwitz, a distinguished professor of medicine and microbiology, immunology and molecular genetics and the study’s other senior author. “Macrophages readily devour mesoporous silica nanoparticles, making these particles ideal for treating these types of infections.”
Moxifloxacin is a powerful treatment for tularemia, but it has side effects when administered as a free drug in the bloodstream. The UCLA researchers worked to maximize the efficacy of the treatment while reducing side effects.
“When you give a drug freely in the blood, only 1 or 2 percent of it gets to where you want it to go,” Horwitz said. “With this system, the drug is contained inside the nanoparticles until they are inside macrophages, delivering a much larger amount of the drug directly to the site of infection.”
Horwitz added that freely flowing drugs are metabolized and excreted from the moment they are administered, whereas nanoparticles protect drug molecules from metabolism and excretion until after their release in the target cells, making nanotherapeutics potentially very potent.
The study compared the efficacy of freely injected moxifloxacin with that delivered by the controlled-release nanoparticles. In mice given a highly lethal dose of Francisella tularensis, the nanoparticle-delivered moxifloxacin caused few side effects and was more effective at reducing the number of bacteria in the lungs than a dose of freely injected moxifloxacin two to four times greater.
The nanoparticle delivery system has the potential to maximize antibiotic effectiveness and reduce side effects in other infectious diseases including tuberculosis, Q fever and Legionnaires’ disease.
Read more: Nanoparticle delivery maximizes drug defense against bioterrorism agent
http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=41782.php
(Nanowerk News) Scientists from the California NanoSystems Institute at UCLA have developed a nanoparticle delivery system for the antibiotic moxifloxacin that vastly improves the drug’s effectiveness against pneumonic tularemia, a type of pneumonia caused by inhalation of the bacterium Francisella tularensis.
The study, which appears in the journal ACS Nano ("Mesoporous Silica Nanoparticles with pH-Sensitive Nanovalves for Delivery of Moxifloxacin Provide Improved Treatment of Lethal Pneumonic Tularemia"), shows how the nanoparticle system targets the precise cells infected by the bacteria and maximizes the amount of drug delivered to those cells.
Jeffrey Zink, distinguished professor of chemistry and biochemistry and a senior author on the study, developed the mesoporous silica nanoparticles used for drug delivery. Zink and his research team conducted an exhaustive process to find the best particle for the job.
@nanotech1
“The nanoparticles are full of deep empty pores,” Zink said. “We place the particles in drug solution overnight, filling the pores with drug molecules. We then block the pore openings on the nanoparticle’s surface with molecules called nanovalves, sealing the drug inside the nanoparticle.”
When the drug-bearing nanoparticles are injected into the infected animal, in this case a mouse, the drug stays in the nanoparticles until they reach their target: white blood cells called macrophages. Macrophages ingest nanoparticles into compartments that have an acidic environment. The nanovalves, which are designed to open in response to the more acidic surroundings, then release the drug.
“We tested several different particles and nanovalves until we found the ones that would carry the maximum amount of drug and release it at just the right pH value,” Zink said.
The F. tularensis bacterium is highly infectious and has been designated a top-tier bioterrorism agent by the Centers for Disease control, meaning that it is considered to pose a high risk to national security and public health.
“F. tularensis survives and multiplies within macrophages, especially those in the liver, spleen and lung,” said Marcus Horwitz, a distinguished professor of medicine and microbiology, immunology and molecular genetics and the study’s other senior author. “Macrophages readily devour mesoporous silica nanoparticles, making these particles ideal for treating these types of infections.”
Moxifloxacin is a powerful treatment for tularemia, but it has side effects when administered as a free drug in the bloodstream. The UCLA researchers worked to maximize the efficacy of the treatment while reducing side effects.
“When you give a drug freely in the blood, only 1 or 2 percent of it gets to where you want it to go,” Horwitz said. “With this system, the drug is contained inside the nanoparticles until they are inside macrophages, delivering a much larger amount of the drug directly to the site of infection.”
Horwitz added that freely flowing drugs are metabolized and excreted from the moment they are administered, whereas nanoparticles protect drug molecules from metabolism and excretion until after their release in the target cells, making nanotherapeutics potentially very potent.
The study compared the efficacy of freely injected moxifloxacin with that delivered by the controlled-release nanoparticles. In mice given a highly lethal dose of Francisella tularensis, the nanoparticle-delivered moxifloxacin caused few side effects and was more effective at reducing the number of bacteria in the lungs than a dose of freely injected moxifloxacin two to four times greater.
The nanoparticle delivery system has the potential to maximize antibiotic effectiveness and reduce side effects in other infectious diseases including tuberculosis, Q fever and Legionnaires’ disease.
Read more: Nanoparticle delivery maximizes drug defense against bioterrorism agent
http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=41782.php
Nanowerk
Nanoparticle delivery maximizes drug defense against bioterrorism agent
Scientists have developed a nanoparticle delivery system for the antibiotic moxifloxacin that vastly improves the drug's effectiveness against pneumonic tularemia, a type of pneumonia caused by inhalation of the bacterium Francisella tularensis.
The nano-grip This is an SEM image (color enhanced by Photoshop) of high aspect ratio 250nm thick epoxy bristles that have self assembled and trapped a 2.5 micron diameter PS sphere.
Read more: Nano Teddybear, Garden of Eden and other spectacular nanotechnology images
Read more: Nano Teddybear, Garden of Eden and other spectacular nanotechnology images
Modern Stonehenge Colorized SEM image of silicon nanopillar formation created by Gallium implantation and DRIE-etching
@nanotech1
@nanotech1
ترکیب سلژل و اسیدچرب برای ساخت خازن
@nanotech1
محققان با استفاده از لایه نازکی از جنس اسید چرب و ترکیب آن با هیدروژل، موفق به ساخت خازنی با دانسیته جریان بالا شدند. این خازن میتواند در خودروهای برقی استفاده شود.
محققان با استفاده از ترکیب سلژل با ترکیبات تکلایه خودآرا از جنس اسید چرب موفق به ساخت ماده دیالکتریکی جدیدی برای خازنها شدند. با استفاده از این ماده جدید هم امکان تولید دانسیته انرژی بالایی وجود دارد و هم دانسیته توان بالایی ایجاد میشود.
در صورتی که ساخت این ماده تجاریسازی شود آنگاه میتوان ظرفیت خازنها را تا حدی بالا برد که بتوان از آن در خودروهای برقی استفاده کرد. خازنها مکمل باتریها هستند و مزیت آنها، امکان ایجاد سریع جریان بالا است.
این ماده جدید از جنس لایه نازک سلژل سیلیکا بوده که حاوی گروههای قطبی است که به اتمهای سیلیکون لینک شدهاست. همچنین تک لایه خودآرا از جنس اسید استیلفسفونیک در این ساختار استفاده شدهاست که نقش ماده عایق را ایفا میکند.
ژوزف پری از محققان موسسه فناوری جرجیا میگوید: «سلژل با گروههای آلی بسیار شناخته شده هستند، همچنین اسیدهای چربی نظیر اسید فسفونیک نیز برای محققان آشنا است. اما این اولین باری است که این دو ماده با هم ترکیب شده و در دستگاه ذخیره انرژی با دانسیته بالا استفاده میشود.»
نتایج این پروژه در قالب مقالهای با عنوان Bilayer Structure with Ultra-high Energy/Power Density Using Hybrid Sol-Gel Dielectric and Charge Blocking Monolayer در نشریه Advanced Energy Materials منتشر شدهاست.
نیاز به مواد با کارایی بالا برای ذخیره انرژی الکتریکی در حال رشد است. مواد دی الکتریکی امکان شارژ و تخلیه سریع را فراهم میکنند. اما این که بتوان مادهای یافت که هم نفوذپذیری بالایی داشته باشد، مستحکم باشد و امکان ایجاد دانسیته انرژی بالایی را داشته باشد بسیار دشوار است.
این گروه تحقیقاتی به دنبال ساخت مادهای با این شرایط برای استفاده در خازنها هستند. این هیبرید سلژل دارای پتانسیل بالایی برای به کارگیری در ذخیره انرژی است؛ به همین دلیل، محققان تصمیم گرفتند تا از آن در ساخت خازن استفاده کنند.
این گروه با استفاده از فیلم آلومینیومی حاوی پوششی از این سلژل اقدام به ساخت خازنی کردند که دانسیته جریان بسیار بالایی ایجاد کرده و کاملا انعطافپذیر است. این ابرخازن نشت جریان داشت که برای حل آن محققان از تک لایههای خودآرا از جنس اسید چرب استفاده کردند؛ لایهای که ضخامت یک نانومتری دارد. از این لایه بهعنوان عایق در این پروژه استفاده شد. http://news.nano.ir/51566/1
@nanotech1
محققان با استفاده از لایه نازکی از جنس اسید چرب و ترکیب آن با هیدروژل، موفق به ساخت خازنی با دانسیته جریان بالا شدند. این خازن میتواند در خودروهای برقی استفاده شود.
محققان با استفاده از ترکیب سلژل با ترکیبات تکلایه خودآرا از جنس اسید چرب موفق به ساخت ماده دیالکتریکی جدیدی برای خازنها شدند. با استفاده از این ماده جدید هم امکان تولید دانسیته انرژی بالایی وجود دارد و هم دانسیته توان بالایی ایجاد میشود.
در صورتی که ساخت این ماده تجاریسازی شود آنگاه میتوان ظرفیت خازنها را تا حدی بالا برد که بتوان از آن در خودروهای برقی استفاده کرد. خازنها مکمل باتریها هستند و مزیت آنها، امکان ایجاد سریع جریان بالا است.
این ماده جدید از جنس لایه نازک سلژل سیلیکا بوده که حاوی گروههای قطبی است که به اتمهای سیلیکون لینک شدهاست. همچنین تک لایه خودآرا از جنس اسید استیلفسفونیک در این ساختار استفاده شدهاست که نقش ماده عایق را ایفا میکند.
ژوزف پری از محققان موسسه فناوری جرجیا میگوید: «سلژل با گروههای آلی بسیار شناخته شده هستند، همچنین اسیدهای چربی نظیر اسید فسفونیک نیز برای محققان آشنا است. اما این اولین باری است که این دو ماده با هم ترکیب شده و در دستگاه ذخیره انرژی با دانسیته بالا استفاده میشود.»
نتایج این پروژه در قالب مقالهای با عنوان Bilayer Structure with Ultra-high Energy/Power Density Using Hybrid Sol-Gel Dielectric and Charge Blocking Monolayer در نشریه Advanced Energy Materials منتشر شدهاست.
نیاز به مواد با کارایی بالا برای ذخیره انرژی الکتریکی در حال رشد است. مواد دی الکتریکی امکان شارژ و تخلیه سریع را فراهم میکنند. اما این که بتوان مادهای یافت که هم نفوذپذیری بالایی داشته باشد، مستحکم باشد و امکان ایجاد دانسیته انرژی بالایی را داشته باشد بسیار دشوار است.
این گروه تحقیقاتی به دنبال ساخت مادهای با این شرایط برای استفاده در خازنها هستند. این هیبرید سلژل دارای پتانسیل بالایی برای به کارگیری در ذخیره انرژی است؛ به همین دلیل، محققان تصمیم گرفتند تا از آن در ساخت خازن استفاده کنند.
این گروه با استفاده از فیلم آلومینیومی حاوی پوششی از این سلژل اقدام به ساخت خازنی کردند که دانسیته جریان بسیار بالایی ایجاد کرده و کاملا انعطافپذیر است. این ابرخازن نشت جریان داشت که برای حل آن محققان از تک لایههای خودآرا از جنس اسید چرب استفاده کردند؛ لایهای که ضخامت یک نانومتری دارد. از این لایه بهعنوان عایق در این پروژه استفاده شد. http://news.nano.ir/51566/1
news.nano.ir
ستاد ويژه توسعه فناوري نانو | اخبار | ترکیب سلژل و اسیدچرب برای ساخت خازن
محققان با استفاده از لایه نازکی از جنس اسید چرب و ترکیب آن با هیدروژل، موفق به ساخت خازنی با دانسیته جریان بالا شدند. این خازن میتواند در خودروهای برقی استفاده شود.
Scanning near-field optical microscopy (SNOM) uses nanoscale metal tips to scan a surface. Here, a standard tip has been modified and sharpened to increase its precision. The tip in the middle of this structure measures a few tens of nanometers.
Read more: Blow-up: The startling landscapes of nanotechnology
Read more: Blow-up: The startling landscapes of nanotechnology
Developing new instruments to be able to "see" at the nanoscale is a research field in itself. Shown here is the tip of an atomic force microscope (AFM), one of the foremost tools for imaging, measuring and manipulating matter at the nanoscale. Here, a platinum electrode measuring one hundredth of a nanometer has been deposited on the tip of this pyramid shaped AFM tip via focused ion beam (FIB) deposition.
Read more: Blow-up: The startling landscapes of nanotechnology
Read more: Blow-up: The startling landscapes of nanotechnology
Top view of a hole carved in a polyethylene surface. During a series of experiments the use of a FIB has proven to be very versatile and capable of carving various materials, including plastic.
Read more: Blow-up: The startling landscapes of nanotechnology
Read more: Blow-up: The startling landscapes of nanotechnology