Multi-stimuli-responsive nanokapsler leverer selektivt lægemidler til præcis, hvor de er nødvendige

Et nanopartikel-baseret lægemiddelleveringssystem, der kan mærke og reagere på forskellige tilstande i kroppen, såvel som til et eksternt påført magnetfelt, kunne forbedre lægers evne til at målrette lægemidler til specifikke sygdomssteder.

A*STAR-forskere skabte de multifunktionelle nanokapsler ved at pakke magnetiske jernoxidnanopartikler inde i en biokompatibel polymerbelægning, der kunne indstilles til at reagere på surhed eller temperatur. Holdet har allerede vist, at nanopartiklerne selektivt kan levere det giftige antitumorlægemiddel doxorubicin til kræftceller.

Nogle tidligere lægemiddelleveringssystemer til nanopartikler har inkorporeret magnetfeltrespons, og andre har vist pH- eller temperaturfølsomhed. Nanopartiklerne udviklet af Chaobin He, Zibiao Li og deres kolleger ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering er usædvanlige, idet de kombinerer flere stimuli-responsive adfærd i en enkelt nanopartikel.

Holdet lavede deres nanopartikler ved at belægge jernoxidpartikler med silica, derefter vedhæfte den biokompatible poly(lactid) (PLA) polymer via en proces kendt som stereokompleksering. PLA-polymerstrengene samler sig selv omkring jernkernen, danner en fleksibel skal, der kan fyldes med lægemiddelmolekyler.

Jernoxidkernen gør det muligt for læger fysisk at målrette det indkapslede lægemiddel til specifikke steder i kroppen ved hjælp af et eksternt magnetfelt, forklarer Zibiao Li, et medlem af teamet. "Denne egenskab ved stimuli-responsive nanobærere er især vigtig i cancerterapi for at forhindre de alvorlige bivirkninger af kemoterapi, " siger han. Ved selektivt at levere kemoterapimedicin til en tumor, lægemidlets skadelige virkning på raske celler kan minimeres.

Forskerne forbedrede yderligere den selektive levering af deres nanokapsler ved at belægge dem med nydesignede PLA-copolymerer, der kan reagere på ændringer i pH eller temperatur. En polymer ved navn PLA-PDMAEMA, for eksempel, svulmer op under sure forhold, løsne sit greb om sin last af stoffer, mens den udvider sig. Da tumorceller typisk er mere sure miljøer end raske celler, disse nanopartikler bør selektivt frigive deres lægemidler i kræftceller.

Da forskerne fyldte deres PLA-PDMAEMA coatede nanopartikler med kræftlægemidlet doxorubicin, de viste, at stoffet blev frigivet betydeligt hurtigere under sure forhold. Indledende test med brystkræftceller bekræftede, at kapslerne blev optaget af cellerne og kunne frigive deres last for at dræbe cellerne.

Det næste trin vil være at optimere størrelsen af ​​nanokapslernes størrelse, før de testes i dyremodeller. "Yderligere udforskning af brugen af ​​disse nanopartikler til kombineret lægemiddellevering og bioimaging er også i gang, " siger Li.