Lipidmembranbaserade nanopartiklar

Lipidmembranbaserade nanopartiklar och stödda strukturer som nanobärare och biomimetiska system

Lipidmembran spelar en nyckelroll i naturen: de bygger barriärer som separerar levande celler från deras omgivning. Dessa membran är självorganiserande strukturer, vilket innebär att de bildas spontant när lipider blandas med vatten. Samma fenomen kan enkelt återskapas i laboratoriet och ge upphov till strukturer som starkt liknar biologiska membran. Dispersa system baserade på självorganiserande lipidbilagerstrukturer, såsom liposomer och lipodiskar, studeras noggrant på grund av deras unika egenskaper som t.ex. biomimetiska strukturer och läkemedelsbärare.

Utveckling av lipidbaserade nanopartiklar som läkemedelsnanobärare

Vi studerar lämpligheten hos nya lipidbaserade nanopartiklar som bärare för molekyler av terapeutiskt intresse, som t.ex. antimikrobiella peptider. Interaktionerna mellan bärarna och läkemedlen karakteriseras för att förstå de fysikokemiska parametrarna som påverkar lastning och frisättning av molekylerna av intresse i och från bärarna. Vi studerar också och karakteriserar eventuella strukturella förändringar som orsakas av inkluderingen av amfifila eller hydrofoba läkemedel i lipidmembranstrukturen.

Grundläggande studier om lipidmembrans fysikaliskkemiska egenskaper och beteende

Vi utför grundläggande fysikokemiska studier om beteendet hos lipidmembran och lipidbaserade nanopartiklar. Särskilt intressant är interaktionen mellan lipidbaserade nanopartiklar med varandra, med andra nanopartiklar och med fasta substrat. Resultaten från detta projekt har visat sig vara användbara för att förbättra lipidbaserade formuleringar och undvika oönskade interaktioner med antingen andra partiklar eller behållarna. Vi har t.ex. utvecklat metoder för att minska de oönskade och icke-specifika interaktionerna mellan liposomer och glas- och kvartsytor genom yt- och/eller liposommodifieringar.

Vi utvecklar också nya experimentella metoder för att karakterisera egenskaperna hos lipidmembran, som deras permeabilitet för lösningsmedel och deras mekaniska egenskaper. De nya metoderna som utvecklas är till hjälp för att karakterisera effekten av olika komponenter i lipidmembranet, för att förstå effekten av membran-inbäddade molekyler på nanopartiklens struktur, för att förutsäga lämpligheten hos nya nanopartiklar som läkemedelsnanobärare, etc.

Stödda lipidbilagerstrukturer som biomimetiska system

Lipidbilager finns i kärnan av alla cellmembran och de är nyckelelement för att bygga barriärer runt olika organeller och själva cellen. Därför är alla interaktioner mellan en cell och dess omgivning, inklusive upptaget av terapeutiska läkemedel, på något sätt förmedlade av en lipidbilager.

Vår forskning fokuserar på designen och användningen av immobiliserade lipidmembranstrukturer för att lägga grunden för utvecklingen av nya lipidmodifierade ytor lämpliga för grundläggande studier om lipidmembrans beteende, liksom för elektrokemiska och nanogravimetriska analyser för att karakterisera membran-analytinteraktioner. De lipidbaserade strukturer som mest används i min forskning är lipodiskar (planar lipidbilagerstrukturer vars kant är stabiliserad av lipider modifierade med polyetylenglykol), liposomer (lipidmembranvesiklar) och stödda bilagerlipidmembran (sBLM). Dessa strukturer kan även inkludera integrala membranproteiner i en miljö som efterliknar det naturliga cellmembranet, vilket möjliggör studier av protein/analytinteraktioner.

Figuren nedan visar en schematisk representation av målen, strategierna och metoderna som används i vår forskning.