Røntgen udløste nano-bobler til at målrette mod kræft

Innovative lægemiddelfyldte nano-bobler, i stand til med succes at blive udløst i kroppen af ​​røntgenstråler, er udviklet af forskere, baner vejen for en ny række kræftbehandlinger til patienter.

De små bobler, kendt som liposomer, er almindeligt anvendt i farmakologi til indkapsling af lægemidler, gør dem mere effektive til behandling af sygdomme. Forskere har nu været i stand til at konstruere disse liposomer til at aflade deres lægemiddelfragt efter behov, gang aktiveret med standard røntgenstråler. Indledende test har vist, at denne teknik er yderst effektiv til at dræbe tarmkræftceller.

"Udvikling og anvendelse af forskellige nanomaterialedesign til levering af lægemidler er i øjeblikket et centralt fokusområde inden for nanomedicin, "siger hovedforfatter af forskningen Dr. Wei Deng, Associate Investigator ved ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) og forsker ved Macquarie University, da forskningen blev foretaget.

"Liposomer er allerede veletablerede som et ekstremt effektivt lægemiddeltilførselssystem. Fremstillet af lignende materiale som cellemembraner, disse 'bobler' er relativt enkle at forberede, kan fyldes med passende medicin og derefter injiceres i bestemte dele af kroppen. Spørgsmålet er imidlertid er i kontrol med rettidig frigivelse af lægemidlet fra liposomet, " hun siger.

"Vi har sikret, at liposomerne frigiver deres lægemiddelbelastning på præcis det rigtige tidspunkt og på det helt rigtige sted for at sikre den mest effektive behandling. En måde at gøre dette på er at udløse liposomets sammenbrud, når og hvor det er nødvendigt . Vores røntgenudløselige liposomer tillader, at denne on-demand lægemiddelfrigivelse forekommer, "siger Dr. Wei Deng.

"Den tilgang, vi valgte, var at integrere guldnanopartikler og det fotofølsomme molekyle verteporfin i væggen af ​​liposomet."

"Strålingen fra røntgenstrålen får verteporfin til at reagere og til at producere meget reaktiv singlet oxygen, som derefter destabiliserer liposommembranen, forårsager frigivelse af stoffet, "siger Dr. Wei Deng.

"Guld-nanopartiklerne tilføjes til blandingen, når de fokuserer røntgenenergien. Dette forbedrer singlet-iltgenerering og forbedrer dermed membranbrudets hastighed", hun siger.

Seniorforsker på projektet ved Macquarie University og vicedirektør CNBP, Professor Ewa Goldys bemærkede undersøgelsens succes med at bruge det nye liposom til med succes at dræbe kræftceller, i et laboratorium.

"Vores røntgenudløste liposomer blev fyldt med kemoterapilægemidlet, doxorubicin, som dræbte kræftcellerne langt mere effektivt end uden røntgenudløsning, "siger professor Goldys.

"Vi testede derefter vores liposomer for at bestemme effektiviteten mod tarmtumorer. Tumorer, der blev behandlet med vores liposomer, faldt gradvist i løbet af testperioden på to uger, hvilket er et yderst opmuntrende resultat."

"I øjeblikket strålebehandling, hvor røntgenstråler dræber kræftceller, og kemoterapi, gives typisk til patienter separat, "siger prof. Goldys.

"Vores metode gør det muligt perfekt at synkronisere begge behandlinger, så de kan gives samtidigt. Dette muliggør forbedrede terapeutiske resultater med potentielt reducerede doser af lægemiddel og/eller stråling på grund af denne udsøgte præcise timing af lægemiddelfrigivelse."

Professor Goldys bemærker, at teamet vil fortsætte med at arbejde på at optimere de modificerede liposomer med det formål at gå til første-i-menneskelige kliniske forsøg, hvilket vil indebære yderligere toksikologisk arbejde, en opskalering af liposomfremstillingsprocessen og udviklingen af ​​kliniske protokoller, der kræves for myndighedsgodkendelse.

Denne forskning blev rapporteret i det videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation med forskere tilknyttet CNBP, Macquarie University, University of Sydney, Royal North Shore Hospital, Kolling Institute of Medical Research og Sechenov University, Moskva. Røntgenstråleeksperimenterne blev generøst understøttet af Genesis Cancer Care NSW på Macquarie University Hospital. Dr. Deng og professor Goldys er nu ved University of New South Wales, Sydney.