Iron nanorobots viser deres sande slag

Narkotika belagt med jern-nanotråde, der kan ledes til stedet for en tumor ved hjælp af et eksternt magnetfelt, før en tre-trins kræftdræbende mekanisme aktiveres, kan give en effektiv mulighed for kræftbehandling.

Medudviklet af KAUST-forskere, disse nanotråde frigiver deres lægemiddelfragt inde i kræftceller, samtidig med at der stikkes huller i cellens membran og leverer et brag af varme. Mens kombinationsterapien maksimerer kræftcelledød, dens meget målrettede karakter bør minimere bivirkninger.

Jern var det oplagte materiale til fremstilling af nanotråde, siger Jürgen Kosel, der leder gruppen på KAUST, som omfatter Jasmeen Merzaban og Boon Ooi, og som ledede arbejdet sammen med forskere fra CIC biomaGUNE i San Sebastian, Spanien.

Den første overvejelse er sikkerhed. "Jern, i molekylær form, er et naturligt materiale i vores kroppe, afgørende for ilttransport, "Forklarer Kosel. Nanotråde består af en jernkerne, belagt med en jernoxidskal. "Jernoxidbaserede nanomaterialer er godkendt af tilsynsmyndigheder til brug ved magnetisk resonansbilleddannelse og som kosttilskud i tilfælde af ernæringsmangel " han siger.

Ud over deres biokompatibilitet, de magnetiske egenskaber ved jernbaserede materialer er en vigtig fordel. "Brug af harmløse magnetfelter, vi kan transportere dem; koncentrer dem i det ønskede område; rotere eller få dem til at vibrere, sådan som vi gjorde i denne undersøgelse; og endda opdage dem ved hjælp af magnetisk resonansbilleddannelse, "siger Aldo Martínez-Banderas, medlem af Kosels team. Anvendelse af laveffektmagnetfelter, holdet agiterede nanotråde på en måde, der åbnede membranen af ​​målceller, fremkalder celledød.

Den ekstra fordel er, at nanotråde med kerneskal stærkt absorberer nær-infrarødt lys, opvarmning, mens de gør det. Fordi lys ved denne bølgelængde kan trænge langt ind i kroppen, nanotråde kunne opvarmes ved hjælp af lasere rettet mod tumorstedet. "Core-shell nanotråde viste en ekstremt høj fototermisk konverteringseffektivitet på mere end 80 procent, som omsatte til en stor intracellulær varmedosis, ”Siger Martínez-Banderas.

Endelig, anticancer-lægemidlet doxorubicin blev knyttet til nanotråde via pH-følsomme linkere. Da tumormiljøet typisk er mere surt end sundt væv, linkeren nedbrydes selektivt i eller i nærheden af ​​tumorceller, frigive stoffet, hvor det er nødvendigt. "Kombinationen af ​​behandling resulterede i næsten fuldstændig kræftcelleablation og var mere effektiv end individuelle behandlinger eller medicin mod kræft alene, ”Siger Martínez-Banderas.

"Taget sammen, mulighederne for jernbaserede nanomaterialer gør dem meget lovende for oprettelsen af ​​biomedicinske nanorobotter, som kan revolutionere sundhedsvæsenet, "Tilføjer Kosel." Selvom dette kan virke futuristisk, udviklingen er godt på vej. "