Magnetisk nanokæde detonerer kemo spærre inde i tumorer

Medicin-toting nanokæder glider ind i tumorer og eksploderer et kemoterapi-lægemiddel i svært tilgængelige kerner af kræft, ingeniører og videnskabsmænd ved Case Western Reserve University rapport.

I forsøg på rotter og mus, teknologien tog langt flere kræftceller ud, hæmmede tumorvækst bedre og forlængede levetiden længere end traditionel kemoterapi.

Alt imens, det målrettede leveringssystem brugte langt mindre af lægemidlet doxorubicin end den mængde, der blev brugt i traditionel kemoterapi, at redde sundt væv fra giftig eksponering.

Det nye leveringssystem og resultater er beskrevet i onlineudgaven af ​​tidsskriftet The American Chemical Society ACS Nano .

"Anden nanoteknologi er blevet brugt til at få et lægemiddel ind i en tumor, men når stoffet først kommer ind af døren, den bliver ved døren, mangler det meste af bygningen, " sagde Efstathios Karathanasis, en biomedicinsk ingeniørprofessor og leder af forskerholdet. "Vi brugte en anden form for nanoteknologi til at smugle stoffet ind i tumoren og til at eksplodere bomben, frigiver stoffet i sin frie form for at spredes gennem hele tumoren."

Nøglen til det nye leveringssystem er halen på doxorubicinbomben.

Karathanasis' hold tog magnetiske nanopartikler lavet af jernoxid og modificerede overfladerne, så den ene ville linke til den næste, meget ligesom Lego byggeklodser.

De kædede tre sammen og forbandt kemisk en liposomkugle fyldt med lægemidlet.

De injicerede derefter rotte- og musemodeller med nanokæderne, som kun indeholdt 5 til 10 procent af doxorubicin, der blev brugt i standard kemoterapi. De to gnavere er modeller af to forskellige stammer af det, der kaldes triple-negativ brystkræft, en meget aggressiv form for kræft, der kun kan behandles med hård kemoterapi.

Forskerne startede med en aggressiv form, tror på, om teknologien virker på de mindst behandlingsbare kræftformer, det er sandsynligt, at det virker sammen med andre lægemidler på andre former for kræft.

En dag senere, efter at nanokæder var gledet fra blodbanen og samlet sig i tumoren, forskerne placerede en trådspole, kaldet en solenoide, uden for dyremodellerne, nær tumoren. Elektricitet, der føres gennem solenoiden, skaber et radiofrekvensfelt. Feltet fik de magnetiske haler til at vibrere, bryder liposomkuglerne op.

To uger efter behandlingen, tumorvækst hos rotter, der modtog det nye lægemiddel, var mindre end halvdelen af ​​væksten hos rotter, der blev behandlet traditionelt. Hos rotter, der fik to af de nye behandlinger, tumorvækst blev reduceret til en tiendedel af rotter behandlet traditionelt (f.eks. klinisk anvendt doxorubicin eller liposomalt doxorubicin).

Rotter, der modtog én ny behandling, overlevede i gennemsnit 25 dage, og de, der blev behandlet to gange, 46 dage, sammenlignet med 15 dage for traditionelt behandlede rotter.

Celledød, kaldet apoptose, inden for tumoren var mindst 10 gange større efter én behandling med det nye leveringssystem sammenlignet med traditionel behandling.

Forskerne testede kun for apoptose hos mus med en anden triple-negativ cellelinje. Den nye behandling forårsagede næsten en 4-faldig stigning i celledød i tumoren.

Hos både mus og rotter, stoffet og den resulterende celledød var langt mere udbredt i tumorerne med nanochain-leveringen.

"Der er sandsynligvis forskellige vækstmekanismer i de forskellige modeller, hvilket indikerer, at denne teknologi sandsynligvis vil fungere i forskellige typer kræft, " sagde Ruth Keri, lektor og næstformand for Institut for Farmakologi ved Case Western Reserve School of Medicine. Keri, som også er associeret direktør for grundforskning ved Case Comprehensive Cancer Center, bistået i efterforskningen.

"Dette er en virkelig smart og ny tilgang til målrettet levering. Men, vi har brug for meget mere test."

Under deres eksperimenter, holdet fandt ud af, at de kunne kontrollere hastigheden af ​​frigivelse af lægemidler ved at justere radiofrekvensen, der bruges til at vibrere kæden.

De planlægger at udforske denne evne yderligere og teste, om systemet kan blokere tumorens evne til at metastasere, som er den hyppigste årsag til kræftdødsfald. De vil også optimere systemet for at give mere effektiv og hurtig lægemiddelfrigivelse, og yderligere evaluere effekten af ​​størrelse og form af nanokæderne på blodcirkulationen og tumorpenetration.