Kemospray kan være et alternativ til konventionel kemoterapi

Kemoterapi bruges ofte som opfølgende behandling efter kirurgisk fjernelse af en kræftsvulst for at ødelægge eventuelle resterende kræftceller, men intravenøse kemomedicin har notoriske bivirkninger og er ikke altid effektive.

I en ny undersøgelse, forskere har udviklet, hvad der dybest set er en "kemospray" - et kemoterapilægemiddel såsom doxorubicin, der er indkapslet i nanopartikler og kan sprøjtes direkte på vævsoverfladen nær tumorstedet. På grund af den kemiske sammensætning af nanopartikler og kræftceller, nanopartiklerne optages effektivt primært af kræftceller, og frigivelse af lægemidler udløses af det kemiske miljø inde i kræftcellerne. Sammenlignet med konventionel intravenøs kemoterapi, den aktuelle spray lover at give en lavere risiko for systemisk toksicitet og bedre terapeutiske virkninger.

Forskerne, ledet af Hyung Joon Cha ved Pohang University of Science and Technology i Sydkorea, har udgivet et papir om spraybar cancerterapi i et nyligt nummer af ACS Nano .

Forskerne måtte overvinde flere udfordringer for at udvikle den nanopartikelbaserede kemospray. En af de første var at finde en måde for nanopartiklerne at klæbe til ydersiden af ​​tumorcellerne, som er omgivet af kropsvæsker. Generelt, det er meget vanskeligt at designe nanopartikler, der er i stand til at klæbe til faste overflader i vandige miljøer.

For at løse dette problem, forskerne vendte sig mod havmuslinger, som producerer en speciel "muslingelim" for at holde sig til våde sten under barske havvandsforhold. Nyere forskning har vist, at denne lim, som består af musling adhæsive proteiner (MAP'er), kan tjene som et bioadhæsivt materiale til biomedicinske anvendelser. På grund af den begrænsede tilgængelighed af naturlige MAP'er, i den aktuelle undersøgelse brugte forskerne en biomanipuleret form for MAP'er, som de viste, gør det muligt for nanopartiklerne at klæbe til overflader på svinehudsvæv under vandige forhold i mere end en måned.

Ud over at hjælpe nanopartiklerne med at holde fast, MAP'erne indeholder også komponenter, der tillader de lægemiddelbærende nanopartikler at trænge ind og ødelægge kræftceller, mens de omgår sunde celler. En grund til en højere cellulær optagelse af nanopartiklerne i kræftceller er de højere metaboliske hastigheder af kræftceller sammenlignet med normale celler. Ud over, kræftceller har også negativt ladede overflader, og MAP'er indeholder positivt ladede rester, forårsager en tiltrækning mellem nanopartikler og kræftceller.

Nanopartiklerne kommer typisk ind i kræftcellerne gennem en cellulær optagelsesproces såsom endocytose, hvorefter de transporteres til cellens kerne. Når de udsættes for det sure miljø af organeller kaldet endolysosomer, nanopartiklerne modtager triggeren til at frigive deres last, såsom doxorubicin eller andet kræftlægemiddel. Fordi lægemiddelfrigivelsen er pH-responsiv, de meget giftige lægemidler forbliver indkapslet i nanopartiklerne, indtil de når endolysosomet i kræftcellerne, generelt efterlader andre dele af kroppen uskadt.

Den spraybare behandling tilbyder også en anden slags anticancermiddel, en aminosyre kaldet DOPA, der kommer fra den biokonstruerede muslingelim. Udover at spille en nøglerolle i overfladeadhæsion, DOPA udtømmer også jernet (Fe3 ⁺ ) i kræftceller. Da jern fremmer kræftcelleproliferation, dens udtømning hjælper til yderligere at svække kræftcellen og fører til sidst til apoptose (celledød).

"De muslingeklæbende proteinbaserede spraybare klæbrige nanopartikler letter ikke kun stedstyret administration af lægemidler via en bekvem sprøjteproces under den kirurgiske procedure, men også inducere en effektiv anticancer-effekt baseret på den væsentligt forbedrede lægemiddelretention og absorptionseffektivitet i kræftlæsionen, " fortalte Cha Phys.org . "Derfor, vores nanopartikel-baserede lokaliserede lægemiddelleveringssystem kan kompensere for ulemperne ved lav lægemiddelleveringseffektivitet og systemisk toksicitet i systemisk leveringssystem."

I fremtiden, forskerne planlægger at undersøge måder, hvorpå sprøjtemetoden kan udvides til forskellige typer terapier til behandling af en lang række sygdomme.

"I denne undersøgelse, vi påførte spraybare klæbende nanopartikler på vævsoverflader ved hjælp af en lufttrykt forstøver, "Cha sagde. "Vi planlægger at udvide terapeutiske anvendelser afhængigt af spraytyper såsom endoskopisk eller laparoskopisk spray til forskellige kræftbehandlinger. Ud over, vi vil udvikle et lokalt leveringssystem for forskellige terapeutiske midler såsom gen, peptid, eller fototermiske midler såvel som andre kemiske lægemidler."

© 2018 Phys.org