Nanopartikler samlet inde i tumorer fanger lægemidler og billeddannende midler

(PhysOrg.com) -- Stort set alle undersøgelser, der bruger nanopartikler til at levere lægemidler og billeddannelsesmidler til tumorer, starter med at indlæse den kliniske nyttelast i nanopartiklerne og derefter injicere det resulterende leveringsmiddel i kroppen. Selvom det er effektivt til at reducere clearance fra kroppen og forbedre retentionen af ​​lægemidler eller billeddannende midler i en tumor, nanopartiklerne bevæger sig relativt langsomt fra kredsløbet ind i hjertet af tumoren.

Nu, et par efterforskere fra University of Toronto har vist, at et system, der samler sig selv til en nanopartikel, komplet med lægemiddel eller billeddannende middel, når det først kommer ind i en tumor, kan det dramatisk øge hastigheden, hvormed klinisk vigtige molekyler kommer ind i tumorer og stadig fanger disse molekyler inde i tumoren. Warren Chan og postdoc Steven Perrault udførte undersøgelsen og offentliggjorde resultaterne af deres arbejde i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Målet med dette projekt var at udvikle et nanopartikelsystem, der ville kombinere den hurtige "ind"-hastighed for lægemidler med små molekyler eller billeddannende midler med istidens "ud"-hastighed forbundet med nanopartikler. Dette ville tillade lige så meget lægemiddel eller billeddannende middel at trænge ind i og forblive i tumorer, samtidig med at kroppen hurtigt udskiller alt det aktive materiale, der forblev i blodstrømmen, eller som tilfældigvis kom ind i ikke-målrettet væv. At skabe et system, der ville forene disse to tilsyneladende uforenelige egenskaber, Drs. Chan og Perrault injicerer først 30 nanometer diameter guld nanopartikler belagt med en biotintermineret polymer; polmeren forhindrer partiklerne i at klæbe til hinanden, og biotinet giver mulighed for senere konjugering til billeddannende midler eller lægemidler. I løbet af de næste 24 timer, mange af guld-nanopartiklerne akkumuleres i tumorer, mens resten udskilles fra kroppen.

Næste, forskerne injicerer det aktive stof forbundet med streptavidin, et molekyle, der binder sig tæt og specifikt til biotin. Denne lille molekyle konstruktion trænger let ind i tumorer, såvel som andet væv, men en gang i tumorerne klæber det på en næsten irreversibel måde til guld-nanopartiklerne, kraftigt reducere den hastighed, hvormed det aktive molekyle vil forlade tumoren.

Ved at bruge et fluorescerende farvestof som det aktive molekyle forbundet med streptavidin, Drs. Chan og Perrault var i stand til at spore kinetikken af ​​lægemiddelakkumulering i tumor. Resultaterne var bemærkelsesværdige:det aktive molekyle akkumulerede næsten 200 gange stigning i den hastighed, hvormed lægemidlet akkumulerede i tumorer sammenlignet med dyr, der ikke modtog de biotin-overtrukne guld-nanopartikler. Ud over, forbehandlede tumorer akkumulerede fem gange mere af den fluorescerende probe end kontroldyrene.

Dette arbejde er beskrevet detaljeret i et papir med titlen, "In vivo samling af nanopartikelkomponenter for at forbedre målrettet cancerbilleddannelse." Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.