Forskere skaber guld nanopartikel, der transporterer kraftige radioaktive partikler direkte til tumorer til behandling

Vi har alle hørt, at "det er ikke klogt at bruge en kanon til at dræbe en myg." Men hvad nu hvis du kunne fokusere kanonens magt til at koncentrere strøm til et lille rum? I en ny undersøgelse, Forskere fra University of Missouri har demonstreret evnen til at udnytte kraftige radioaktive partikler og lede dem mod små kræfttumorer, mens de gør ubetydelig skade på sunde organer og væv. Undersøgelsen offentliggøres i denne uge i PLOS ONE , en international, peer-reviewed og open-access publikation.

Typisk, når strålebehandling anbefales til kræftpatienter, læger er i stand til at vælge mellem flere radiofarmaka, der bruger lavenergi strålingspartikler, kendt som betapartikler. Årevis, forskere har undersøgt, hvordan man bruger "alfapartikler, "som er radioaktive partikler, der indeholder en stor mængde energi, i kræftbehandlinger. Udfordringerne ved at bruge alfapartikler, der er mere end 7, 000 gange tungere end betapartikler, omfatte begrænsning af de kraftfulde alfapartikler på et bestemt sted inde i kroppen, samtidig med at stråling forhindres i at vandre til sunde organer og væv.

"Hvis du tænker på betapartikler som slangeskud eller pile, alfapartikler ligner kanonkugler, "sagde J. David Robertson, forskningsdirektør ved MU Research Reactor og professor i kemi ved College of Arts and Science. "Forskere har haft nogle succeser med at bruge alfa -partikler for nylig, men intet der kan bekæmpe forskellige kræftformer. For eksempel, en aktuel undersøgelse med radium-223 chlorid, som udsender alfapartikler, er blevet hurtigt sporet af U.S. Food and Drug Administration, fordi det har vist sig at være effektivt til behandling af knoglekræft. Imidlertid, det virker kun for knoglekræft, fordi elementet, radium, er tiltrukket af knoglen og bliver der. Vi mener, at vi har fundet en løsning, der gør det muligt for os at målrette alfapartikler til andre kræftsteder i kroppen på en effektiv måde. "

Robertson og forskere fra Oak Ridge National Laboratory og School of Medicine ved University of Tennessee i Knoxville brugte elementet "actinium, "som er et element kendt som en" alfa -emitter ", fordi det producerer alfa -partikler. Når det henfalder, actinium skaber tre yderligere elementer, der producerer alfapartikler. På grund af styrken af ​​disse partikler dog, at holde elementerne på plads på kræftsteder var ikke muligt, indtil Robertson og Mark McLaughlin, MU-doktorand og medforfatter på undersøgelsen, designet en forgyldt nanopartikel, der fungerer som en holdecelle for elementerne, holde dem på plads på kræftstedet.

Robertsons nanopartikel er en lagdelt enhed. Kernen er det originale element, actinium. Robertsons team tilføjede derefter fire lag materiale og belagte derefter nanopartiklen med guld. Dette gjorde nanopartiklen stærk nok til at holde aktiniumet - og de andre alfa -udledere, der til sidst skabes - længe nok til at alfapartikler ødelægger kræftceller i nærheden.

"At holde disse alfa -emittere på plads er en teknisk udfordring, som forskere har forsøgt at overvinde i 15 år, "Sagde Robertson." Med vores nanopartikeldesign, vi er i stand til at beholde mere end 80 procent af elementet inde i nanopartiklen 24 timer efter, at det er oprettet. "

Selvom alfapartikler er ekstremt kraftfulde, de rejser ikke særlig langt, så når nanopartiklerne kommer tæt på kræftceller, alfapartiklerne bevæger sig ud og ødelægger cellen meget mere effektivt end de nuværende strålebehandlingsmuligheder, Sagde Robertson.

"Tidligere har grundforskning havde fastslået, at forskere kan vedhæfte antistoffer på guldnanopartikler, der hjælper med at drive nanopartiklerne til tumorstederne i kroppen, "Sagde Robertson." Uden det banebrydende arbejde, vi ville ikke have været i stand til at sammensætte dette puslespil. "

De tidlige resultater af denne forskning er lovende. Hvis yderligere undersøgelser lykkes inden for de næste par år, MU -embedsmænd vil anmode myndighed fra den føderale regering om at påbegynde udvikling af menneskelig medicin (dette kaldes almindeligvis status som "undersøgende nyt stof"). Efter denne status er givet, forskere kan foretage kliniske forsøg med mennesker med håb om at udvikle nye behandlinger mod kræft.