Kemoterapeutiske belægninger forbedrer tumorstegning af nanopartikler

I et træk, der ligner at tilføje kemiske våben til en brandbombe, forskere ved Duke University har udtænkt en metode til at gøre en lovende kræftbehandling i nanoskala endnu mere dødbringende for tumorer.

Opfindelsen tillader et ekstremt tyndt lag af hydrogeler (tænk kontaktlinser) at blive aflejret på overfladen af ​​nanoskaller - partikler omkring hundrede nanometer brede designet til at absorbere infrarødt lys og generere varme. Ved opvarmning, disse særlige hydrogeler mister deres vandindhold og frigiver eventuelle molekyler (f.eks. lægemidler), der er fanget indeni.

Ved at deponere hydrogelerne på tumorbrændende nanoskaller og fylde den nye belægning med kemoterapeutiske lægemidler, der dannes en formidabel en-to slag.

Teknikken er beskrevet i et papir offentliggjort i tidsskriftet ACS Biomaterials Science &Engineering den 13. juli, 2015, der blev fremhævet som et ACS Editor's Choice.

"Ideen er at kombinere tumor-ødelæggende varmeterapi med lokaliseret lægemiddellevering, så du forhåbentlig kan få den mest effektive behandling som muligt, " sagde Jennifer West, Fitzpatrick Family University professor i teknik ved Duke, der har ansættelser i biomedicinsk teknik, maskinteknik og materialevidenskab, cellebiologi, og kemi. "Og mange kemoterapeutiske lægemidler har vist sig at være mere effektive i opvarmet væv, så der er en potentiel synergi mellem de to tilgange."

Den fototermiske terapi er allerede ved at blive testet for flere typer kræft i kliniske forsøg udført af Nanospectra Biosciences, Inc., et firma West grundlagt. Nanoskallerne er indstillet til at absorbere nær-infrarødt lys, som passerer uskadeligt gennem vand og væv. Nanoshells, imidlertid, hurtigt opvarmes nok til at ødelægge celler, men kun hvor lyset skinner.

Udover at være i stand til præcist at målrette bestemte steder i kroppen med lyset, behandlingen afhænger også af, at nanoskaller har en tendens til at samle sig i en tumor på grund af utæt vaskulatur.

"Men du skal holde deres størrelse under omkring 500 nanometer, " sagde West. "Vi var nødt til at komme med en ny proces for at skabe en meget tynd polymerbelægning på overfladen af ​​disse nanopartikler for at holde dem under den tærskel."

I den nye undersøgelse, West og ph.d.-studerende Laura Strong fyldte de nyligt overtrukne nanoskaller med et potent kemoterapeutisk lægemiddel og afleverede dem til tumorceller i laboratoriemiljøer. Behandlingen fungerede som planlagt; nanoskallerne varmede op og ødelagde de fleste af tumorcellerne, mens de frigav stofferne, som ryddede op i de overlevende. Fuldstændig udryddelse af enhver kræftcelle er ekstremt vigtig, da flugten af ​​selv en enkelt celle, der er i stand til at metastasere, kunne vise sig at være dødelig hen ad vejen.

Næste skridt for den nye kræftbehandling er forsøg med levende dyr. Mens disse eksperimenter er i gang, menneskelige forsøg er stadig mindst et par år væk.

Men teknologien behøver ikke at være begrænset til kræftbehandling.

"Hydrogelerne kan frigive medicin lige over kropstemperatur, så du kan potentielt se på dette for andre applikationer til levering af lægemidler, hvor du ikke nødvendigvis ønsker at ødelægge vævet, " sagde West. "Du kunne lave en mildere opvarmning og stadig udløse lægemiddelfrigivelsen."