Flydende metal nano-terminatorer målretter mod kræftceller

Forskere ved North Carolina State University og University of North Carolina i Chapel Hill har udviklet en ny teknik til levering af lægemidler, der bruger et bionedbrydeligt flydende metal til at målrette kræftceller. Metoden til levering af flydende metal lover at øge effekten af ​​kræftmedicin.

"Fremskridtet her er, at vi har en teknik til levering af lægemidler, der kan øge effektiviteten af ​​de lægemidler, der leveres, kan hjælpe læger med at lokalisere tumorer, kan produceres i løs vægt, og ser ud til at være helt bionedbrydeligt med meget lav toksicitet, "siger Zhen Gu, tilsvarende forfatter til a Naturkommunikation papir om arbejdet og en adjunkt i det fælles biomedicinske ingeniørprogram på NC State og UNC-CH. "Og en af ​​fordelene ved denne teknik er, at disse flydende metallægemiddelbærere-eller 'nano-terminatorer'-er meget lette at lave."

For at oprette nano-terminatorer, forskere placerer det flydende metal (gallium indiumlegering) i en opløsning, der indeholder to typer molekyler kaldet polymere ligander. Løsningen rammes derefter med ultralyd, som tvinger det flydende metal til at bryde ind i nanoskala -dråber med en diameter på cirka 100 nanometer. Liganderne i opløsningen fastgøres til dråbernes overflade, når de bryder væk fra det flydende metal. I mellemtiden, en oxideret 'hud' dannes på overfladen af ​​nanodråberne. Den oxiderede hud, sammen med ligander, forhindrer nanodråberne i at smelte sammen igen.

Anticancer -lægemidlet doxorubicin (Dox) indføres derefter i opløsningen. En af liganderne på nanodropleten suger Dox op og holder fast i den. Disse nanodråber fyldt med lægemidler kan derefter skilles fra opløsningen og indføres i blodbanen.

Den anden type ligand på nanodråberne opsøger effektivt kræftceller, får receptorer på kræftcellens overflade til at låse sig fast på nanodråberne. Kræftcellen absorberer derefter nanodråberne.

Når den er absorberet, det højere surhedsniveau inde i kræftcellen opløser den oxiderede hud af nanodråberne. Dette frigiver ligander, som vil fortsætte med at frigive Dox inde i cellen.

"Uden den oxiderede hud og ligander, nanodråberne smelter sammen, danner større dråber flydende metal, "siger Michael Dickey, en medforfatter på dette papir og professor i Institut for Kemisk og Biomolekylær Teknik i NC State. "Disse større dråber er ret nemme at opdage ved hjælp af diagnostiske teknikker, som potentielt kan hjælpe læger med at lokalisere tumorer. "

I mellemtiden, det flydende metal reagerer fortsat med det sure miljø i kræftcellen og opløses, frigivelse af galliumioner. Interessant nok, disse galliumioner forbedrer ydeevnen af ​​kræftlægemidler-herunder deres effektivitet mod lægemiddelresistente cellelinjer.

Ud over, denne proces nedbryder gradvist metallet, minimering af langsigtet toksicitet.

"Baseret på in vitro -test, vi tror, ​​at det flydende metal nedbrydes fuldstændigt i løbet af få dage til en form, som kroppen med succes kan absorbere eller filtrere ud, uden bemærkelsesværdige toksiske virkninger, "siger Yue Lu, en ph.d. studerende i Gu's lab.

Forskerne har testet den flydende metalteknik i en musemodel, og fandt ud af, at det er betydeligt mere effektivt end Dox alene til at hæmme væksten af ​​kræft i æggestokkene. Vigtigere, forskerne sporede musene i op til 90 dage, og fandt ingen tegn på toksicitet relateret til det flydende metal.

"Dette var en proof-of-concept undersøgelse, men meget opmuntrende, "Gu siger." Ligesom den fiktive Terminator, denne transportør er transformerbar:smadret af bulkmateriale, smeltet inde i kræftceller og til sidst nedbrudt og ryddet. Vi håber på at foretage yderligere test i et stort dyreforsøg for at komme tættere på potentielle kliniske forsøg. "

Papiret, "Transformerbart flydende metal-nanomedicin, "vil blive offentliggjort 2. december i Naturkommunikation .