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Nanotechnisch

Die Kommerzialisierung von Protokollen zur Regeneration von Nerven und Fortschritte bei der pädiatrischen und kardiavaskulären Behandlung an der Stanford University School of Medicine

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Ein Profil von Dr. Jayakumar Rajadas,
Biomaterials and Advanced Drug Delivery Research

"RKM ist für uns ein wichtiges Werkzeug bei der Nanostrukturierung. Wir benutzen das Park NX10 Rasterkraftmikroskop, um molekulare Wechselwirkungen zu verstehen und die Nanostruktur von Proteinen aufzulösen."

Dr. Rajadas ist Gründer und Direktor des Biomaterials and Advanced Drug Delivery Laboratory an der Stanford University. Das Zentrum beschäftigt sich mit der Umsetzung biophysikalischer Ideen für die Anwendung von Biomaterialien und zum Einsatz beim Drug Delivery. Diese Technologien umfassen die Mikroverkapselung von Arzneimitteln, Gefäßtransplantate, Bioimplantate, die Entwicklung von niedermolekularen Medikamenten und Proteinen, die Regeneration von Nerven und Herz-Kreislauf-Geweben und die Anwendung bei der Wundheilung. Dr. Rajadas ist auch Dozent an der Abteilung für Neurologie und neurologische Wissenschaften. Vor seiner Anstellung in Stanford war er Gründungsvorstand der Abteilung für Bioorganik und Neurochemie in einem staatlichen Labor in Indien. Er erhielt eine Reihe von Auszeichnungen, darunter den Young Scientist Award in Chemie im Jahr 1996. Drei Jahre später erhielt er die höchste wissenschaftliche Auszeichnung des Bundesstaates Tamil Nadu. Er ist Co-Empfänger von neun SPARK Preisen von der Stanford University und Autor von über 150 Veröffentlichungen und zahlreichen Patenten. Er erhielt seinen MS in Chemie an der Universität von Madras und promovierte in biophysikalischer Chemie am Indian Institute of Technology. Seine Ausbildung in biochemischer Pharmakologie und physikalischer Chemie hat es ihm ermöglicht, physikalische Konzepte effektiv in neuartige Formulierungstechniken umzusetzen.

"Nanosomen interagieren mit biologischen Flüssigkeiten wie Blut und biologischen Sekreten und bilden erwünschte Strukturen. Wir haben gezeigt, dass diese weichen Partikel die endotheliale Auskleidung von Blutkapillaren erkennen können, die proximal zu betroffenen Geweben im Herzen, im Gehirn und in der Leber liegen. Wir haben diese Strukturen verwendet, um instabile Peptide, Proteine und wasserunlösliche therapeutische Moleküle zu verschiedenen Organen zu lenken und dort zu stabilisieren."

"Ziel meiner Forschung ist die Anwendung von Technologien für die Entwicklung neuer Formulierungen und Therapeutika, insbesondere die Erfindung von Systemen für die zielgerichtete und selektive Anreicherung oder Freisetzung von Arzneistoffen am gewünschten Wirkort (Targeted Drug Delivery). Ich habe biophysikalische und pharmakologische Ansätze zur Identifizierung der optimalen Mikroumgebung verwendet, um die Stammzellen zu implantieren und um Verletzung von Haut, Herz und Gehirn zu reparieren. Meine Expertise mit Stammzellen kommt derzeit zur Entwicklung von hochgradig lebensfähigen gereinigten kardiovaskulären Zellen für Transplantationsstudien und die Bildgebung zum Einsatz. Ich habe einen neuartigen Ansatz zum Drug Targeting mit Proteinkorona auf weichen Nanopartikeln entwickelt. Meine Forschung beschäftigt sich mit genomischen und proteomischen Veränderungen bei proteotoxischem Stress in Immunzellen, Kardiomyozyten und Neuronen."

Dr. Jayakumars umfangreiche Arbeit mit Mikronadeln hat zu einer neuen Methode der Wirkstoffabgabe beigetragen, wobei Nadeln im Mikrometerbereich verwendet werden, die sich in der Haut auflösen, schmerzlos sind und die Gefahren von Injektionsnadeln eliminieren. Sie verbessern zudem die Aufnahme des Arzneimittels. Transdermale Mikronadeln erzeugen Poren mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich in der Haut. Patienten können sich das Medikament selbst verabreichen. Das ist ideal für die Patienten. Die Nadeln treffen keine Nervenfasern oder Blutgefäße in der Dermis. Das Medikament tritt direkt in die systemische Zirkulation und ist hervorragend geeignet für Medikamente mit niedriger Absorptionsrate.

Lizenzierung von Protokollen zur Regeneration von Nerven

Das Engineering von Nervengewebe ist ein expandierendes Feld der Biomedizin, in dem Zellen, Gewebe und Organe hergestellt, repariert oder ersetzen werden können durch die Verwendung von Zellen oder Kombinationen von Zellen mit Biomaterialien und biologisch aktiven Molekülen. Die Produkte aus diesen fortschrittlichen Verfahren ähneln dem körpereigenen Gewebe. Die neuesten Ergebnisse mit Nervenfasern sind so erfolgsversprechend, dass die Firma AVIVE dabei ist, eine Lizenz für diese Technologie von der Stanford School of Medicine zu erwerben.

170220 nerve conduitsBildunterschrift: Nervenkanäle: ein Produkt aus der Nanotechnologie

Dr. Rajadas und BioADD haben vor kurzem Eiger, einem biopharmazeutischen Unternehmen mit Kandidaten in der klinischen Prüfung, eine Lizenz erteilt für die Formulierung von Bestatin bei pulmonaler Hypertonie. Die Formulierung wurde in Zusammenarbeit mit Prof. Mark Nicolls, Pulmonary und Critical Care an der Stanford University, entwickelt. Sein Labor konzentriert sich in erster Linie auf die Rolle der Immunantwort bei Lungenkrankheiten. Das Produkt ist in klinischen Studien (Phase II). Prof. Nicolls Labor untersucht den Beitrag der Entzündung bei pulmonaler Hypertonie.

LaJolla Pharmaceutical hat eine Lizenz erworben für eine Nanoformulierung zur Behandlung von pädiatrischer Gelbsucht und Leberfibrose bei Erwachsenen. Die Formulierung wurde in Zusammenarbeit mit Dr. David Stevenson entwickelt. Er erhielt den 2016 Joseph W. St. Geme Jr. Leadership Award von der Federation of Pediatric Organizations für seine engagierte Arbeit zur Verbesserung des Lebens kleinster Patienten. Ein Teil der Forschung von Dr. Stevenson konzentriert sich auf die Untersuchung der Ontogenese und Kontrolle des Hämkatabolismus und der Bilirubinproduktion bei der Entwicklung von Neugeborenen.

Neonatale Gelbsucht tritt auf, wenn sich Bilirubin, das beim Abbau von überschüssigen roten Blutkörperchen entsteht, zu stark anreichert und nicht durch die unreife Leber des Kindes entsorgt werden kann. Mehr als die Hälfte aller Neugeborenen in diesem Land sind laut American Academy of Pediatrics davon betroffen. In den meisten Fällen tritt eine Normalisierung ohne Behandlung ein. In seltenen Fällen ist die Bilirubinkonzentration jedoch so hoch, dass Nervensignale im Hirn gestört werden. Das kann unbehandelt zum Tod führen.

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Bildunterschrift: Dr. David K. Stevenson, Leiter des Lucile Packard Children's Hospital Stanford and Stanford Children's Health, bei der Arbeit auf der Intensivstation für Neugeborene. Er erhielt den 2016 Joseph W. St. Geme Jr. Leadership Award von der Federation of Pediatric Organizations. Dr. Stevenson nahm die Auszeichnung am 30. April bei der Pädiatrischen Akademischen Gesellschaftsversammlung in Baltimore entgegen. (Foto: Business Wire)

Im Biomaterials and Advanced Drug Delivery Laboratory wurde ein Nanoträgersystem entwickelt, das aus Lipiden und Serumproteinen besteht. Die daraus entstehenden Strukturen können beeinträchtigte Herz- und Lebergewebe erkennen. Wir haben diese Formulierung zum ersten Mal eingesetzt, um instabile Peptide, Proteine und wasserunlösliche therapeutische Moleküle zu stabilisieren. Wir haben sie auch dazu benutzt, die Abgabe dieser Moleküle an verschiedene Organe regulieren.

Jayakumar Rajadas und seine Mitarbeiter haben auch Medikamente, mit dem Potenzial Borrelia burgdorferi Bakterien zu Beginn der Infektion zu beseitigen, entdeckt. Diese Bakterien verursachen Borreliose. Er hat neue therapeutische Moleküle für die Behandlung von Borreliose entwickelt und einen Biomarker bei der Behandlung von Borreliose identifiziert. Er verwendet verschiedene biophysikalische Ansätze wie RKM, Fluoreszenz und NMR zur Untersuchung der Struktur von neurotoxischen Oligomeren inkorrekt gefalteter Proteine bei neurodegenerativen Erkrankungen.

Seit acht Jahren beschäftigt sich sein Labor mit der Umsetzung biophysikalischer Ideen für die Anwendung von Biomaterialien und zum Einsatz beim Drug Delivery. Diese Technologien umfassen die Mikroverkapselung von Arzneimitteln, Gefäßtransplantate, Bioimplantate, die Entwicklung von niedermolekularen Medikamenten und Proteinen, die Regeneration von Nerven und Herz-Kreislauf-Geweben und die Anwendung bei der Wundheilung. Er ist Autor von über 150 Veröffentlichungen in Nature Medicine, Science Translational Medicine, Molecular Cell, Journal of Clinical Investigation und Proceedings of the National Academy of Sciences (USA). Dr. Rajadas hat zahlreiche Patente und entwickelte sieben Produkte für die Lizenzen an kommerzielle Firmen vergeben wurden.