Sporbare og styrede nanomissiler leverer kræftbekæmpende lægemiddel direkte til tumoren

Forskere fra Skoltech og deres kolleger fra Hadassah Medical Center har udviklet hybride nanostrukturerede partikler, der kan magnetisk guides til tumoren, spores af deres fluorescens og presses til at frigive lægemidlet efter behov ved ultralyd. Denne teknologi kan hjælpe med at gøre cancerkemoterapi mere målrettet. Artiklen blev offentliggjort i tidsskriftet Kolloider og overflader B:Biogrænseflader .

Nuværende behandlinger for kræft omfatter kemoterapi, immunterapi, stråling, og operation, men disse er ofte ikke selektive nok til kun at målrette mod tumoren og ikke det sunde væv omkring den. De er også meget giftige for hele organismen, hvilket gør terapien svær at tolerere for patienten. En løsning på disse problemer er såkaldt fokalterapi, og specifikt levering af lægemidler til tumoren i nanopartikler, for hvilke flere biokompatible materialer er blevet udforsket. Denne teknologi kan også bruges til diagnostiske formål, forstærkning af medicinsk billeddannelse.

Skoletech-teamet, ledet af professor Dmitry Gorin fra Center for Photonics and Quantum Materials og professor Timofei Zatsepin fra Center for Life Sciences, udviklet multifunktionelle nanostrukturerede partikler indeholdende magnetiske nanopartikler, fluorescerende Cy5 eller Cy7 farvestoffer, og lægemidlet doxorubicin. MR-billeddannelse blev udført af Dr. Kirill Petrov fra Hadassah Medical Center. Dynamisk lysspredning, fluorescerende tomografi, og histologiske undersøgelser blev udført ved hjælp af udstyret fra Bioimaging and Spectroscopy Core Facility på Skolkovo Institute of Science and Technology.

Disse små kapsler kan magnetisk styres til de specifikke steder i tumoren, giver god kontrast i højopløselig MR, optoakustisk, og fluorescerende billeddannelse, og kan udløses til at frigive lægemidlet med ultralyd. Multikomponentkapsler muliggør multifunktionalitet af kapslerne:multimodalitet til billeddannelse (fluorescerende, optoakustisk, MR), fjernudløser (fokuseret ultralyd), og navigation (magnetisk feltgradient).

"Drug leveringsbærere blev fremstillet ved en kombination af to metoder. Den første blev foreslået af medforfatterne til denne artikel tidligere og kaldes fryseinduceret metode (FIL). Denne metode er med succes blevet anvendt til påfyldning af vaterite submikron partikler med uorganiske nanopartikler, proteiner, lavmolekylære lægemidler osv. Vaterit-partiklerne tjente som skabeloner for lægemiddelleveringsbærere og blev fjernet efter dannelse af en polymerskal. Anden metode er lag for lag samling, der er blevet brugt til polymer bionedbrydelig skaldannelse, " forklarer Gorin.

Holdet brugte in vitro eksperimenter og in vivo dyreforsøg til at vise, at metoden er funktionel:de var i stand til at vise øget målrettet levering af doxorubicin i leveren efter ultralydsmedieret frigivelse.

"Denne teknologi bør bestå prækliniske undersøgelser, der bruger dyremodeller til at evaluere terapeutisk effektivitet og sikkerhed af et sådant lægemiddelleveringssystem. Det vil være det næste trin i vores forskning, " bemærker Zatsepin.