संभावित पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस उपचार उपास्थि टूटने से बचाता है: नैनोस्केल कणों से बनी इंजेक्टेबल सामग्री पूरे उपास्थि में गठिया की दवाएं पहुंचा सकती है

पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस, एक बीमारी जो गंभीर जोड़ों के दर्द का कारण बनती है, से अधिक प्रभावित करता है 20 संयुक्त राज्य अमेरिका में मिलियन लोग. कुछ दवा उपचार दर्द को कम करने में मदद कर सकते हैं, लेकिन ऐसे कोई उपचार नहीं हैं जो रोग से जुड़े उपास्थि टूटने को उलट या धीमा कर सकते हैं.

एक अग्रिम में जो ऑस्टियोआर्थराइटिस के लिए उपलब्ध उपचार विकल्पों में सुधार कर सकता है, एमआईटी इंजीनियरों ने एक नई सामग्री तैयार की है जो दवाओं को सीधे उपास्थि तक पहुंचा सकती है. सामग्री उपास्थि में गहराई से प्रवेश कर सकती है, ऐसी दवाएं देना जो संभावित रूप से क्षतिग्रस्त ऊतकों को ठीक कर सकती हैं.

डेंड्रिमर नैनोपार्टिकल्स द्वारा किए गए IGF-1 के साथ उपचार के छह दिन बाद (नीला), कण घुटने के जोड़ के उपास्थि के माध्यम से प्रवेश कर चुके हैं. छवि: ब्रेट गीजर और जेफ वाइकॉफ़

"यह उन कोशिकाओं तक सीधे पहुंचने का एक तरीका है जो नुकसान का सामना कर रहे हैं, और विभिन्न प्रकार के उपचारों का परिचय देते हैं जो उनके व्यवहार को बदल सकते हैं,”पाउला हैमंड कहते हैं, एमआईटी के केमिकल इंजीनियरिंग विभाग के प्रमुख, एकीकृत कैंसर अनुसंधान के लिए एमआईटी के कोच संस्थान के एक सदस्य, और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक.

चूहों में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इंसुलिन जैसी वृद्धि कारक नामक एक प्रायोगिक दवा वितरित करना 1 (आईजीएफ-1) इस नई सामग्री के साथ संयुक्त में दवा को इंजेक्ट करने की तुलना में उपास्थि के टूटने को अधिक प्रभावी ढंग से रोका गया.

ब्रेट गीजर, एक एमआईटी स्नातक छात्र, कागज के प्रमुख लेखक हैं, जो नवम्बर में दिखाई देता है. 28 मुददा विज्ञान अनुवाद चिकित्सा. अन्य लेखक शेरिल वैंग हैं, एक एमआईटी स्नातक छात्र, रॉबर्ट पाडेरा, ब्रिघम और महिला अस्पताल में पैथोलॉजी के एक सहयोगी प्रोफेसर, और एलन ग्रोडज़िंस्की, जैविक इंजीनियरिंग के एक एमआईटी प्रोफेसर.

बेहतर डिलीवरी

ऑस्टियोआर्थराइटिस एक प्रगतिशील बीमारी है जो एक दर्दनाक चोट के कारण हो सकती है जैसे लिगामेंट को फाड़ना; यह उम्र बढ़ने के साथ उपास्थि के धीरे-धीरे घिसने के कारण भी हो सकता है. एक चिकना संयोजी ऊतक जो जोड़ों की रक्षा करता है, उपास्थि चोंड्रोसाइट्स नामक कोशिकाओं द्वारा निर्मित होती है लेकिन एक बार क्षतिग्रस्त हो जाने पर इसे आसानी से नहीं बदला जा सकता है.

पिछले अध्ययनों से पता चला है कि IGF-1 जानवरों में उपास्थि को पुन: उत्पन्न करने में मदद कर सकता है. तथापि, कई पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस दवाएं जिन्होंने जानवरों के अध्ययन में वादा दिखाया है, ने नैदानिक ​​​​परीक्षणों में अच्छा प्रदर्शन नहीं किया है.

एमआईटी टीम को संदेह था कि ऐसा इसलिए था क्योंकि दवाओं को चोंड्रोसाइट्स की गहरी परत तक पहुंचने से पहले ही जोड़ से साफ कर दिया गया था, जिसे वे लक्षित करना चाहते थे. उस पर काबू पाने के लिए, वे एक ऐसी सामग्री को डिजाइन करने के लिए निकल पड़े जो उपास्थि के माध्यम से सभी तरह से प्रवेश कर सके.

गोले के आकार के अणु के साथ वे आए जिसमें कई शाखित संरचनाएँ होती हैं जिन्हें डेंड्रिमर्स कहा जाता है जो एक केंद्रीय कोर से शाखा होती हैं. अणु की प्रत्येक शाखा के सिरे पर एक धनात्मक आवेश होता है, जो इसे नकारात्मक रूप से आवेशित उपास्थि से बाँधने में मदद करता है. उनमें से कुछ शुल्कों को एक छोटे लचीलेपन से बदला जा सकता है, पानी से प्यार करने वाला बहुलक, पीईजी के रूप में जाना जाता है, जो सतह पर घूम सकता है और सकारात्मक चार्ज को आंशिक रूप से कवर कर सकता है. IGF-1 के अणु भी सतह से जुड़े होते हैं.

जब इन कणों को किसी जोड़ में इंजेक्ट किया जाता है, वे उपास्थि की सतह को कोट करते हैं और फिर इसके माध्यम से फैलना शुरू करते हैं. यह उनके लिए मुक्त IGF-1 की तुलना में आसान है क्योंकि गोले के सकारात्मक आवेश उन्हें उपास्थि से बांधने और उन्हें धुलने से रोकने की अनुमति देते हैं।. आवेशित अणु स्थायी रूप से पालन नहीं करते हैं, तथापि. सतह पर लचीली पीईजी श्रृंखलाओं के लिए धन्यवाद जो चलते समय चार्ज को कवर और उजागर करती हैं, अणु संक्षेप में उपास्थि से अलग हो सकते हैं, उन्हें ऊतक में गहराई तक जाने में सक्षम बनाता है.

"हमें एक इष्टतम चार्ज रेंज मिली है ताकि सामग्री दोनों ऊतक को बांध सके और आगे प्रसार के लिए खोल सके, और इतना मजबूत भी न हो कि सतह पर ही अटक जाए,"गीजर कहते हैं.

एक बार कण चोंड्रोसाइट्स तक पहुंच जाते हैं, IGF-1 अणु कोशिका की सतहों पर रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं और कोशिकाओं को प्रोटिओग्लिएकन्स का उत्पादन शुरू करने के लिए उत्तेजित करते हैं, उपास्थि और अन्य संयोजी ऊतकों के निर्माण खंड. IGF-1 भी कोशिका वृद्धि को बढ़ावा देता है और कोशिका मृत्यु को रोकता है.

संयुक्त मरम्मत

जब शोधकर्ताओं ने कणों को चूहों के घुटने के जोड़ों में इंजेक्ट किया, उन्होंने पाया कि सामग्री का लगभग चार दिनों का आधा जीवन था, जो है 10 अपने आप इंजेक्ट किए गए IGF-1 से कई गुना अधिक. जोड़ों में दवा की सघनता काफी अधिक थी जिसके बारे में चिकित्सीय प्रभाव था 30 दिन. अगर यह इंसानों के लिए सही है, शोधकर्ताओं का कहना है कि जोड़ों के इंजेक्शन से रोगियों को बहुत फायदा हो सकता है - जो केवल मासिक या द्विवार्षिक दिया जा सकता है.

पशु अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पाया कि नैनोपार्टिकल-दवा संयोजन के साथ इलाज किए गए घायल जोड़ों में उपास्थि अनुपचारित जोड़ों या अकेले आईजीएफ -1 के साथ इलाज किए गए जोड़ों में उपास्थि की तुलना में बहुत कम क्षतिग्रस्त थी।. जोड़ों ने जोड़ों की सूजन और हड्डी के स्पर गठन में भी कमी दिखाई.

"यह एक महत्वपूर्ण प्रमाण-अवधारणा है जो नैदानिक ​​​​वादे के साथ अनाबोलिक विकास कारकों की पहचान में हालिया प्रगति पर आधारित है। (जैसे आईजीएफ-1), नैदानिक ​​रूप से प्रासंगिक मॉडल में आशाजनक रोग-संशोधित परिणामों के साथ. नैनोकणों का उपयोग करके विकास कारकों का वितरण ऑस्टियोआर्थराइटिस के उपचार को बनाए रखने और बेहतर बनाने के लिए नैनोमेडिसिन के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है,"कन्नन रंगरामानुजम कहते हैं, जॉन्स हॉपकिन्स स्कूल ऑफ मेडिसिन में नेत्र विज्ञान के प्रोफेसर और सेंटर फॉर नैनोमेडिसिन के सह-निदेशक, जो शोध में शामिल नहीं था.

चूहे के जोड़ में कार्टिलेज लगभग होता है 100 माइक्रोन मोटा, लेकिन शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि उनके कण उपास्थि के टुकड़ों में घुस सकते हैं 1 मिलीमीटर - एक मानव जोड़ में उपास्थि की मोटाई.

"यह करना बहुत कठिन काम है. अधिकांश उपास्थि के माध्यम से स्थानांतरित करने में सक्षम होने से पहले दवाएं आमतौर पर साफ हो जाएंगी,"गीजर कहते हैं. "जब आप इस तकनीक को चूहों में अध्ययन से बड़े जानवरों और किसी दिन मनुष्यों में अनुवाद करने के बारे में सोचना शुरू करते हैं, इस तकनीक के सफल होने की क्षमता इसके मोटे उपास्थि में काम करने की क्षमता पर निर्भर करती है।"

शोधकर्ताओं ने इस सामग्री को पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस के इलाज के तरीके के रूप में विकसित करना शुरू किया जो दर्दनाक चोट के बाद उत्पन्न होता है, लेकिन उनका मानना ​​है कि इसे उम्र से संबंधित पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस के इलाज के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है. वे अब विभिन्न प्रकार की दवाओं को वितरित करने की संभावना तलाशने की योजना बना रहे हैं, जैसे अन्य विकास कारक, दवाएं जो भड़काऊ साइटोकिन्स को ब्लॉक करती हैं, और डीएनए और आरएनए जैसे न्यूक्लिक एसिड.

स्रोत: एचटीटीपी://news.mit.edu, ऐनी ट्रैफ्टन द्वारा