Bærere leverer kontrollerbar kræftkemoterapi

Kræft dræber mere end en halv million mænd, Kvinder, og børn hvert år i USA, og kemoterapi er kun lidt mere diskriminerende end den sygdom, den behandler. Som resultat, mange kræftbehandlinger dræber celler i hele kroppen og forårsager alvorlige bivirkninger. Ny IRP -forskning kunne løse dette problem ved kun at skabe en måde at frigive de giftige forbindelser på, når og hvor læger ønsker det.

Nylige revolutioner i materialevidenskab gør det muligt for forskere at manipulere materialer på niveau med individuelle molekyler og atomer.

Forskere drager fordel af disse gennembrud for at skabe metoder til at kontrollere placeringen, timing, og dosering af lægemiddeladministration i kroppen.

Sådanne teknikker ville være en særlig velsignelse for kræftpatienter, fordi kemoterapimedicin er toksisk for både tumorceller og visse raske celler. Som resultat, når disse lægemidler administreres på traditionel måde og får lov til at cirkulere i hele kroppen, de giver alvorlige bivirkninger. Hvis stofferne på en eller anden måde kunne indeholdes, indtil de når en tumor, behandlingen ville være både mere effektiv og mindre skadelig for resten af ​​kroppen.

"I løbet af det sidste årti betydelig forskningsindsats har fokuseret på at designe nanomaterialer, hvis egenskaber og, derfor, adfærd reguleres på en programmerbar måde, "siger IRP -efterforsker Xiaoyuan 'Shawn' Chen, Ph.d., den nye undersøgelses seniorforfatter. "Udfordringen er at designe og syntetisere et lægemiddelleveringssystem, der er følsomt over for både tumorspecifikke interne stimuli som pH og eksterne stimuli som varme eller et magnetfelt."

I deres nye undersøgelse, Dr. Chen og hans team gjorde netop det. Deres banebrydende lægemiddelleveringssystem er afhængig af to separate 'logiske porte, 'som hver fungerer som en sikkerhedsafbryder for at forhindre frigivelse af et lægemiddel, medmindre en bestemt betingelse er opfyldt. Lignende metoder er tidligere blevet designet, der bruger en logisk gate, men Dr. Chens er den første til at bruge to.

"To logiske porte kan opnå mere præcis og kontrollerbar lægemiddellevering og frigivelse, "forklarer han." Frigivelse af lægemidler kan kun udføres under betingelse af, at flere interne og eksterne stimuli tilfredsstilles samtidigt, for at reducere lægemiddeltoksicitet og opnå målrettet frigivelse. "

Dr. Chens behandlingsmetode bruger specielt designet, mikroskopiske pakker kaldet nanovesikler fyldt med et modificeret kemoterapimedicin, som er sammensat af to molekyler af kræftlægemidlet doxorubicin forbundet til et farvestofmolekyle, der varmes op, når det absorberer nær-infrarødt lys. Ligesom mange traditionelle kemoterapier, nanovesikler injiceres i en vene og bevæger sig gennem kroppen, herunder til tumoren. Den første logiske port låses op, når en kliniker skinner en laser af nær-infrarødt lys ind i tumoren. Når laseren rammer nanovesiklerne, der sidder blandt kræftcellerne, det opvarmer farvestoffet, der er knyttet til doxorubicin. Den forhøjede temperatur får derefter et andet kemikalie inde i nanovesikler til at bryde ned og frigive ustabil, stærkt reaktive atomer kaldet frie radikaler. De frie radikaler reagerer med nanovesikelens skal, som er lavet af et materiale, der nedbrydes, når det støder på frie radikaler.

Når vesiklen er gået i opløsning, det modificerede kemoterapimedicin spildes ud i tumoren. På dette tidspunkt, den anden logiske port udløses af det sure miljø i tumoren, som nedbryder den særlige kemiske binding, der forbinder doxorubicin-lægemidlet til det varmegenererende farvestofmolekyle. Når den først blev sluppet løs, stoffet er i stand til at skabe kaos på tumoren.

Talrige eksperimenter viste, at lægemiddelleveringssystemet fungerede ligesom Dr. Chens team designet det til, forhindre frigivelse af kemoterapien, undtagen når nanovesiklerne blev udsat for varmere og mere sure forhold end dem, der typisk findes i menneskekroppen. I øvrigt, Narkotikaudleveringsmetoden reducerede markant størrelsen af ​​tumorer i mus og forlængede dyrenes liv, mens den forårsagede minimal skade på resten af ​​deres kroppe.

Dr. Chens team skal nu foretage yderligere tests med forskellige typer tumorer. Gruppen planlægger også at opskalere deres metode til fremstilling af de specialdesignede nanovesikler, samt udforske andre måder udover en laser til at udløse lægemidlets frigivelse, da lasere kan have svært ved at nå tumorer i visse dele af kroppen.

"Det er et lovende system til levering af lægemidler og frigivelse af lægemidler, "Dr. Chen siger." Det kan styre lægemiddelfrigivelse mere præcist og forbedre den terapeutiske effekt, samtidig med at den reducerer toksiske og bivirkninger af kemoterapimediciner. "