Читать реферат по биологии: "Микрофагоциты: искусственные иммунные клетки" Страница 3

(Назад) (Cкачать работу)

Этот протокол, названный автором "перевари-и-выброси"  [1] практически идентичен процессам переваривания и фагоцитоза, которые используют натуральные фагоциты. Однако искусственный процесс фагоцитоза будет намного быстрее и чище - продукты механических микрофагоцитов не будут содержать вредных для человека веществ. Например, всем известные макрофаги, после фагоцитоза патогенных микроорганизмов, выбрасывают в кровь биологически активные вещества [7], в то время как продукты фагоцитоза микрофагоцитов будут биологически неактивными, и не представляющими угрозу для человека.

Обычные фагоциты больше по объему в 100-1000 раз, чем искусственные, при этом они потребляют энергии на фагоцитоз столько же. Например, изменение теплоэнергии от обычных человеческих нейтрофилов при фагоцитозе  составляет 19 пикоВатт. Это число растет с увеличением частиц, которые захвачены фагоцитом [8]. Т-лимфоцит объемом около 400 мкм3, при иммунном ответе потребляет ~45 пикоВатт [9].

Захват микроорганизмов натуральными фагоцитами длится немного - порядка нескольких минут; зато полный цикл переваривания и экскреции может длиться часами. В то время как макрофаги могут захватить и переварить около  ~25% их объема в час [10],  механические микрофагоциты могут обработать ~2000% своего объема в час. Это значит, что механические фагоциты эффективнее обычных в ~80 раз. Другими словами, аналогичный объем нанороботов может переварить патогенные бактерии в 80 раз быстрее натуральных фагоцитов.

Жизненный цикл многих естественных фагоцитов (например, нейтрофилов), колеблется от нескольких часов в крови, или нескольких дней в тканях. В одном эксперименте [11], 1-100 патогенов S. aureus или S. faecalis bacteria были помещены к отдельному нейтрофилу, который уничтожил большую их часть при такой высокой концентрации. При повышении концентрации патогенов (100:1), нейтрофилы могли уничтожить около 9 S. aureus bacteria за цикл фагоцитоза; в то время как нейтрофилы при хроническом заболевании грануломатозе, могут уничтожить около 14 S. faecalis bacteria за цикл фагоцитоза. Для сравнения, один механический микрофагоцит может уничтожить до ~3000 микроорганизмов P. aeruginosa bacteria в день, при этом жизненный цикл механических устройств практически не ограничен.

В более детальном описании микрофагоцитов [4] представлена простая математическая модель фармакокинетических свойств определенной дозы устройств, инъектированных в человеческую кровеносную систему. Результаты математической модели были следующими: при терапевтической дозе наноустройств в 1-теработ  (1012-устройств) можно устранить легкую бактеремию (0.1 x 106 патогенных единиц (ПЕ) на 1 мл) от 5.4 x 108 ПЕ в кровеносной системе человека, до

Похожие работы