Förutom läkemedelsutveckling innefattar nanomedicin två andra forskningsområden. Ett är diagnostik, där man med nanoteknik skapar kontrastämnen. Det andra är regenerativ medicin, där man bygger olika vävnader eller organ i laboratoriemiljö – så kallad vävnadsrekonstruktion. Jessica Rosenholm är involverad i forskningsprojekt inom ÅA som anknyter till båda dessa områden.
Text: Nicklas Hägen
Vävnadsrekonstruktionen går ut på att man med 3D-printning ska kunna skriva ut organ eller vävnad för till exempel proteser och sårläkning, som man kan implantera celler i och blanda med nanoläkemedel för att få att växa fast i kroppen.
Med farmaciprofessor Niklas Sandlers 3D-printrar har man redan tidigare kunnat skriva ut modellproteser av syntetiska polymerer. Genom ett nytt samarbete med kemiteknikprofessor Stefan Willför ska man utöka detta till att även innefatta naturliga polymerer som cellulosa och hemicellulosa (se artikel). För vidare tillämpningar tar man hjälp av Cecilia Sahlgren som är forskningsledare vid Åbo bioteknikcentrum och del av en expertgrupp i vävnadsregenerering vid tekniska universitetet i Eindhoven, Holland.
– Man blandar nanopartiklarna med bionedbrytbara polymerer och printar sedan massan med partiklarna i. Partiklarna kan innehålla läkemedelssubstanser som styr regenerationen av vävnaden runt protesen genom att kontrollera att cellerna differentierar i rätt riktning och blir de celler vi vill att de ska bli. När vi talar om regenerativ medicin kan det handla om att regenerera vilka organ eller vilken vävnad som helst, men celldifferentieringen måste styras så att det blir rätt celler för rätt organ, säger Rosenholm.
Utvecklingen av kontrastämnen anknyter i sin tur bland annat till det fotoakustiska mikroskop som byggs vid Åbo bioteknikcentrum (se artikel).
– Optiska mikroskop är bra för studier på cellnivå men vi är även intresserade av att titta på organ- och tumörnivå. För att kunna göra det utvecklar vi kontrastämnen för den specifika tekniken – säg magnetröntgen eller fotoakustisk mikroskopi – som gör att vi ser dem bättre och till exempel kan hitta små tumörer i kroppen, säger Rosenholm.
– Vi brukar ha magisterstuderande från biomedical imaging-programmet (BIMA) som deltar i evalueringen av dessa.
Till exempel har vi utvecklat en rad olika nanopartiklar som en BIMA-studerande nu testar på celler. Det är meningen att hon sedan skall försöka se på partikelmärkta tumörer genom det fotoakustiska mikroskopet.
Rosenholms forskargrupp tillverkar också nanomediciner som samtidigt både kan visualiseras och bära läkemedelssubstanser. Då man kan studera dessa i både celler och djurmodeller ger det forskningen en ny dimension, eftersom man både kan spåra medicinen och se hur den verkar.
Samtidigt utvecklar man kontrastämnen som man kan följa med många olika metoder.
– De olika bildgivningsteknikerna kompletterar varandra ifråga om resolution och känslighet, det vill säga att de är avgörande för den nivå man kan titta på. På det sättet kan man studera samma prov på olika nivåer: med optiska metoder på cellulärnivå och till exempel ett fotoakustiskt mikroskop eller magnetröntgen på organismnivå.
Är man rädd för att få olika resultat när man använder olika prover för olika metoder?
– Ja. Man kan aldrig få en exakt kopia av biologiska system.
Vad är det du ser med de här kontrastämnena? Lyser de upp celler eller ser man bara kontrastämnet så man kan följa vart det rört sig?
– Det beror på vad du vill göra. Du kan ha magnetiska nanopartiklar för magnetröntgen som i sig själva är detekterbara. Eller så kan vi utnyttja partiklarna vi använder som läkemedelsbärare och byta ut läkemedelssubstansen mot till exempel en fluorescent molekyl. Då transporterar du de fluorescerande ämnena in i cellen och kan släppa dem där, vilket får hela cellen att lysa upp.
Påverkar det cellens beteende?
– Det måste vi undersöka för varje formulering. Meningen är att det inte ska påverka den. De fluorescerande ämnen vi har använt är sådana som redan används för cellmärkning, men vi får det mycket mera effektivt in i cellen om vi använder bärarsystem än om vi bara försöker introducera molekylen i sig. Man brukar tala om trojanska hästar.