Forskere, der bruger partikler i nanoskala til at bekæmpe kræft

(PhysOrg.com) -- Glem operation. Et hold af Kansas State University-forskere udforsker nanopartikel-induceret hypertermi i kampen mod kræft.

Siden 2007 har Deryl Troyers team, professor i anatomi og fysiologi; Viktor Chikan, adjunkt i kemi; Stefan Bossmann, professor i kemi; Olga Koper, adjungeret professor i kemi ved K-State og vicepræsident for teknologi og teknologichef for NanoScale Corporation; og Franklin Kroh, seniorforsker hos NanoScale Corporation, har brugt jern-jernoxid nanopartikler til at overophede eller bore huller gennem kræftvæv for at dræbe det. Nanopartiklerne er koblet sammen med et diagnostisk farvestof. Når farvestoffet frigives fra nanopartiklernes elektroniske kugle, det dækker andet kræftvæv i kroppen, gør kræftmasser nemmere for læger at opdage.

Holdet er et partnerskab med NanoScale Corporation, et Manhattan-firma, der udvikler og kommercialiserer avancerede materialer, produkter og applikationer.

Deres forskning, som blev udforsket i musemodeller, er i øjeblikket ved at blive gennemgået for prækliniske forsøg. Hvis det accepteres, Bossmann sagde, at han er optimistisk omkring, hvad det kan betyde for mennesker med kræft.

"Det betyder, at der inden for det næste årti er en chance for at få en billig kræftbehandling med en højere sandsynlighed for succes end kemoterapi, " sagde han. "Vi har så mange lægemiddelsystemer, der er uhyrligt dyre. Den typiske kræftpatient har en million dollars i omkostninger kun fra medicinen, og denne metode kan udføres for omkring en tiendedel af omkostningerne.

"Også, vores metoder er fysiske metoder; kræftceller kan ikke udvikle modstand mod fysiske metoder, " sagde Bossmann. "Kræftceller kan udvikle resistens mod kemoterapeutika, men de kan ikke imod bare at blive varmet ihjel eller få lavet et hul i sig."

Selvom overophedning eller boring i kræftceller kan lyde ekstremt, nanopartiklerne virker med orkestreret præcision, når de først er indtaget af kræftcellerne, sagde Bossmann.

At få nanopartiklerne ind i kræftvævet er meget ligesom fiskeri, han sagde.

"Vi har vores fiskestang med nanopartiklerne som en meget attraktiv lokkemad, som kræften ønsker at opsluge - som en orm er for en fisk, " han sagde.

I dette tilfælde, agnen er et lag af organisk materiale, der tiltrækker kræften til nanopartiklerne. Kræften vil have belægningen til sit stofskifte. Ud over at fungere som lokkemad, det organiske lag fungerer også som en tilsløringsmekanisme fra kroppens forsvar, som ellers ville ødelægge fremmedlegemerne.

En gang indenfor, nanopartiklerne - lavet med en metaljernkerne og lagdelt med jernoxid og en organisk belægning - går på arbejde. Et skiftevis magnetfelt får partiklerne til at producere friktionsvarme, som overføres til kræftcellernes omgivende proteiner, lipider og vand, skabe små hotspots. Med nok hotspots opvarmes tumorcellerne til døde, bevare det sunde væv, sagde Bossmann. Hvis hotspotsene ikke er koncentrerede, varmen ødelægger cellens proteiner eller lipidstrukturer, opløsning af cellemembranen. Dette skaber et hul i tumoren og stresser den i det væsentlige til døden.

"Lidt stress kan skubbe en tumor ud over kanten, " sagde Bossmann.

Farvestoffet i hver nanopartikels elektroniske sfære skilles derefter af af enzymer og bruges til at kontrollere for kræftmasser i kroppen.

"I fremtiden, nogen kan være i stand til at udvikle en blodprøve, fordi en del af disse enzymer slipper ud i blodet. Om fem år eller deromkring, vi kan muligvis tage en blodprøve fra patienten for at se, om patienten har kræft, og fra distributionen af ​​kræftrelaterede enzymer, hvilken kræft de mest sandsynligt har " sagde Bossmann.

Mens holdet kun har testet platformen på melanom og på bugspytkirtel- og brystkræft, Bossmann sagde, at deres teknik kan anvendes på enhver form for kræft.

Holdet indgav et patent i 2008.