Nye nanopartikler lavet af almindeligt mineral kan hjælpe med at holde tumorvækst i skak

Ingeniører ved Washington University i St. Louis fandt en måde at forhindre en kræftsvulst i at vokse ved at bruge nanopartikler af hovedingrediensen i almindelige syreneutraliserende tabletter.

Forskerholdet, ledet af Avik Som, en MD/PhD-studerende, og Samuel Achilefu, PhD, professor i radiologi og i biokemi og molekylær biofysik på School of Medicine og i biomedicinsk teknik på School of Engineering &Applied Science, i samarbejde med to laboratorier på School of Engineering &Applied Science, brugte to nye metoder til at skabe nanopartikler fra calciumcarbonat, der blev injiceret intravenøst ​​i en musemodel til behandling af solide tumorer. Forbindelsen ændrede pH i tumormiljøet, fra sur til mere basisk, og forhindrede kræften i at vokse.

Med dette arbejde, forskere viste for første gang, at de kan modulere pH i solide tumorer ved hjælp af bevidst designede nanopartikler. Resultaterne af undersøgelsen blev for nylig offentliggjort online i Nanoskala .

"Kræft dræber på grund af metastaser, " sagde Som, som er i gang med en doktorgrad i biomedicinsk teknik ud over en lægeuddannelse. "En tumors pH-værdi har været stærkt korreleret med metastaser. For at en kræftcelle skal komme ud af den ekstracellulære matrix, eller cellerne omkring det, en af ​​de metoder, den bruger, er en nedsat pH."Forskerne satte sig for at finde nye tilgange til at hæve tumorens pH og kun gøre det i tumormiljøet. I vand, pH i calciumcarbonat stiger så højt som 9. Men når det sprøjtes ind i kroppen, holdet opdagede, at calciumcarbonat kun hæver pH til 7,4, den normale pH i menneskekroppen. Imidlertid, arbejdet med calciumcarbonat gav nogle udfordringer.

"Calciumcarbonat kan ikke lide at være lille, " sagde Som. "Calciumcarbonatkrystaller er normalt 10 til 1, 000 gange større end en ideel nanopartikel til kræftbehandling. Oven i købet, calciumcarbonat i vand vil konstant forsøge at vokse, som drypsten og stalagmitter i en hule."

For at løse dette problem, Som arbejdede sammen med andre forskere på School of Engineering &Applied Science for at skabe to unikke løsninger. Sammen med forskere i laboratoriet i Pratim Biswas, PhD, Lucy &Stanley Lopata professor og formand for Institut for Energi, Miljø- og kemiteknik, de udviklede en metode, der bruger polyethylenglycol-baseret diffusion til at syntetisere 20- og 300 nanometer-størrelse calciumcarbonat.

Arbejder med Srikanth Singamaneni, PhD, adjunkt i materialevidenskab, de udviklede en anden metode til at skabe 100 nanometer-størrelse calciumcarbonat ved at bygge på en metode kendt som ethanol-assisteret diffusion. Ved at udnytte den komplementære ekspertise fra de forskellige laboratorier, forskerne udviklede et opløsningsmiddel lavet af albumin for at forhindre calciumcarbonat-nanopartiklerne i at vokse, giver dem mulighed for at blive sprøjtet ind i kroppen intravenøst.

Almindeligvis, nanopartikler er blevet lavet med guld og sølv. Imidlertid, ingen af ​​dem er til stede i den menneskelige krop, og der er bekymringer om, at de samler sig i kroppen.

"Calcium og carbonat findes begge tungt i kroppen, og de er generelt ikke-giftige, " sagde Som. "Når calciumcarbonat opløses, karbonatet bliver til kuldioxid og frigives gennem lungerne, og calcium er ofte inkorporeret i knoglerne."

Som og holdet sprøjtede dagligt calciumcarbonatnanopartiklerne ind i musefibrosarkommodellen, hvilket forhindrede tumoren i at vokse. Imidlertid, da de holdt op med at injicere nanopartiklerne, det begyndte at vokse igen.

Fremadrettet, forskerne planlægger at bestemme den optimale dosis for at forhindre metastaser, forbedre målretningen mod tumorer og afgøre, om det kan bruges sammen med kemoterapi.