Tager kampen ind i fjendens territorium

(Phys.org) —Tyske forskere har udviklet et skema til fremstilling af nanopartikler, der tilbyder et meget alsidigt system til målrettet lægemiddellevering direkte ind i forskellige typer tumorceller.

Nanopartikler har dimensioner på et par milliontedele af en millimeter, og er således små nok til at erobre celler. Denne ejendom åbner nye muligheder i kampen mod kræft, som i øjeblikket er genstand for intensiv forskning. Et LMU-team ledet af professor Christoph Bräuchle og professor Thomas Bein har nu udviklet en yderst tilpasningsdygtig platform til produktion af nanopartikler, der kan bruges som "nanofærger" til målrettet levering af en række lægemiddellaster til forskellige typer kræftceller. Systemet er beskrevet i et papir, der netop er udkommet i tidsskriftet Nano bogstaver .

Først og fremmest, den nye tilgang gør det muligt at fremstille specialdesignede nanopartikler til bestemte opgaver. "Partiklerne kan let fyldes med en række kemiske midler og udstyres med etiketter, der genkendes af specifikke celletyper. Således, de binder sig specifikt til visse kræftceller og frigiver først deres last efter optagelse i cellen, " siger Christoph Bräuchle, som, ligesom hans samarbejdspartner Thomas Bein, er medlem af Nanosystems Initiative Munich (NIM), en Cluster of Excellence. Systemet giver således et middel til at transportere anti-cancer-lægemidler direkte og specifikt ind i tumorceller.

Brugen af ​​sådanne nanopartikler som transportmidler sikrer, at deres last kun udøver sin virkning inde i målcellerne. De forbindelser, der anvendes i cancerkemoterapi, er ofte meget giftige for mange celletyper, så målretning er afgørende, hvis man ønsker at minimere sideskader på raske tilstedeværende celler. Effektiv målretning reducerer således risikoen for alvorlige bivirkninger markant, samtidig med at den dosis, der kræves for et meningsfuldt klinisk respons, kan reduceres.

Intelligente fragtsystemer

Intelligente nanopartikler, der er i stand til målrettet lægemiddellevering, skal opfylde en række kriterier. De skal have en høj lastkapacitet, og de har brug for en kappe, der er kompatibel med biologiske membraner og kan præsentere ligander, der binder til specifikke receptorer på målceller. Når partiklerne er kommet ind i cellen, de skal stimuleres af en form for signal for at frigive deres kemikalielast. "Det er ekstremt svært at designe en partikel, der opfylder alle disse kriterier på én gang. Men vi har nu udviklet et system, som bl.a. i princippet, når dette mål, og giver en generelt anvendelig platform, der er kompatibel med forskellige laster og målceller, siger Thomas Bein.

Systemet er baseret på nanopartikler af mesoporøst siliciumdioxid, som kan bionedbrydes sikkert, og hvis porer tilbyder et stort lagervolumen til last. En fotosensibilisator er knyttet til partikeloverfladen, og lægemiddellasten læsses ind i porerne. Hver partikel er derefter indesluttet i et lipid-dobbeltlag, der ligner plasmamembranen i en typisk celle. En ligand, der genkendes af receptorer fundet på specifikke typer kræftceller, indsættes derefter i dobbeltlaget. I det nye værk, holdet testede ligander, der er specifikke for enten hepatom- eller livmoderhalskræftceller. Aktiveringen af ​​fotosensibilisatoren med rødt lys fører til et opbrud af lipidkappen og derfor frigivelse af last.

"At fotosensibilisatoren reagerer på rødt snarere end det blå lys, der blev brugt i tidligere eksperimenter, er et vigtigt fremskridt. Rødt lys er mindre giftigt for celler og trænger dybere ind i væv, " siger Veronika Weiss, hvis bidrag til undersøgelsen vil indgå i hendes doktorafhandling. Hendes kollega Alexandra Schmidt tilføjer:"Et andet kritisk punkt er, at fotosensibilisatoren er bundet direkte til lægemiddelbæreren, så dets virkninger er lokaliseret til umiddelbar nærhed af selve nanopartiklerne, og har ikke en destruktiv indvirkning på større områder af cellens indre."

Den nye undersøgelse repræsenterer et yderligere skridt for et meget succesfuldt langsigtet partnerskab. I 2010 samme samarbejde udviklede den grundlæggende metode til at udløse frigivelse af last fra nanopartikler efter deres optagelse af målceller.