Forbedring af leveringen af ​​kemoterapi med grafen

En ny undersøgelse offentliggjort i IOP Publishings tidsskrift 2D materialer har foreslået at bruge grafen som en alternativ belægning til katetre for at forbedre leveringen af ​​kemoterapimedicin.

Forskningen tyder på, at placering af grafen - et ekstremt tyndt ark af kulstofatomer - på de indre overflader af intravenøse katetre, der almindeligvis bruges til at levere kemoterapimedicin ind i en patients krop, vil forbedre effektiviteten af ​​behandlinger, og reducerer risikoen for, at katetrene går i stykker.

Undersøgelsen indikerer, at skadelige interaktioner kan forekomme mellem det mest almindeligt anvendte kemoterapipræparat, 5-Fluorouracil (5-Fu), og sølv - et af de mest udbredte belægningsmaterialer i medicinske applikationer.

Som et resultat af denne skade mener forskerne, at lægemidlet muligvis ikke giver den ønskede terapeutiske effekt hos patienter, og at kemoterapibehandling kan være kompromitteret.

Desuden, forskningen indikerer, at et biprodukt af reaktionen mellem 5-Fu og sølv er hydrogenfluorid (HF), en stærk syre. Dette giver anledning til bekymring for, at sølv og HF kan injiceres i patienten sammen med behandlingen.

Medforfatter til undersøgelsen Justin Wells, fra Norges Tekniske og Naturvidenskabelige Universitet, sagde:"Så vidt vi ved, ingen har nogensinde set på den kemiske reaktion mellem kemoterapimedicin og de materialer, de rutinemæssigt kommer i kontakt med, såsom katetre og nåle og deres belægninger. Det antages blot, at stofferne afgives i kroppen intakt.

"Vi har vist, at sølv katalytisk nedbryder kemoterapimedicinen, hvilket betyder, at de sandsynligvis ikke bliver leveret korrekt til patienten. Vores forskning viser, at et af henfaldsprodukterne af denne reaktion er HF, hvilket ville være en bekymrende ting at injicere i en patient."

Som en løsning på dette problem, det internationale hold af forskere har foreslået at bruge grafen som et alternativt belægningsmateriale til katetre.

I deres undersøgelse, forskerne brugte en teknik kendt som x-ray photoemission spectroscopy (XPS) til at studere den kemiske sammensætning af 5-Fu, samt lægemidlets reaktioner med sølv og grafen.

XPS er en teknik, der bruges til at måle overfladekemien af ​​et bestemt materiale ved at affyre en stråle af røntgenstråler mod det og opsamle de elektroner, der efterfølgende udsendes fra det allerøverste lag af materialet. Forskerne udførte disse målinger på det svenske nationale synkrotronlaboratorium - MAX IV Laboratory.

Deres resultater viste, at når 5-Fu kommer i kontakt med sølv, der opstår reaktioner, hvor der er et massivt tab af grundstoffet fluor fra lægemidlet, førte til oprettelsen af ​​HF.

Da forskerne gentog dette eksperiment med 5-Fu og grafen, de fandt ud af, at disse reaktioner forsvandt fuldstændigt, og at grafen ikke forårsagede nogen skade på stoffet.

Grafen er et biokompatibelt materiale med lav toksicitet, der allerede er blevet foreslået som en ekstern belægning til biomedicinske anvendelser. Forskerne fastslår, at fremstillingen af ​​tynde grafenbelægninger er teknologisk mulige og endda kan dyrkes oven på sølv for at opretholde overensstemmelse med eksisterende fremstillingsmetoder.

"Vores resultater er et vigtigt første skridt på dette nye felt. Sammen med vores samarbejdspartnere og studerende, vi øger vores forståelse af de kritiske interaktioner mellem lægemidler og medicinske belægninger, med henblik på at gøre viden frit tilgængelig for alle at bruge, " fortsatte Wells.

"Denne undersøgelse var en forenklet version af den virkelige kemoterapibehandling, så vores fremtidige undersøgelser vil se efter at efterligne processerne nærmere ved at undersøge rigtige lægemiddelblandinger, der indeholder andre aktive ingredienser såvel som en saltopløsning. Vi vil også se på at udvide vores eksperimenter til at omfatte andre kemoterapimedicin."