Forskere udvikler nye tumor-målrettede nanosfærer for at forbedre lys-baseret cancer diagnose og behandling

I et gennembrud inden for kræftterapi har et team af forskere ved Magzoub Biophysics Lab ved NYU Abu Dhabi (NYUAD) gjort et betydeligt fremskridt inden for lysbaserede terapier - biokompatible og bionedbrydelige tumor-målrettede nanosfærer, der kombinerer tumordetektion og -overvågning med potente, lysudløst cancerterapi for dramatisk at øge effektiviteten af ​​eksisterende lysbaserede tilgange.

Ikke-invasive, lysbaserede terapier, fotodynamisk terapi (PDT) og fototermisk terapi (PTT) har potentialet til at være sikre og effektive alternativer til konventionelle kræftbehandlinger, som er behæftet med en række problemer, herunder en række bivirkninger og komplikationer efter behandling.

Men til dato er udviklingen af ​​effektive lysbaserede teknologier til cancer blevet hindret af dårlig opløselighed, lav stabilitet og mangel på tumorspecificitet, blandt andre udfordringer. Nanocarriers designet til at levere PDT og PTT mere effektivt har også vist sig at have betydelige begrænsninger.

PDT og PTT anvender forskellige tilgange til at angribe tumorer. PDT bruger laserbestråling til at aktivere en fotosensibilisator for at generere reaktive oxygenarter (ROS), et meget reaktivt kemikalie, der er giftigt for kræftceller. I PTT omdanner et molekyle kaldet et fototermisk middel absorberet lys til varme, med den resulterende hypertermi, der fører til delvis eller fuldstændig ødelæggelse af tumorvæv.

I papiret med titlen "pH-Responsive Upconversion Mesoporous Silica Nanospheres for Combined Multimodal Diagnostic Imaging and Targeted Photodynamic and Photothermal Cancer Therapy," offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano , præsenterer forskerholdet udviklingen af ​​surhedsudløste rationelle membraner (ATRAM) peptidfunktionaliserede, lipid/PEG-coatede opkonvertering mesoporøse silica nanosfærer (ALUMSN'er).

Disse multifunktionelle, tumor-målrettede nanosfærer beskytter indkapslede fotosensibilisatorer og fototermiske midler mod nedbrydning og leverer disse molekyler direkte til cancerceller. ALUMSN'erne muliggør tumordetektion og -overvågning gennem termisk og fluorescensbilleddannelse samt magnetisk resonansbilleddannelse (MRI). ALUMSN'erne letter også nær-infrarød (NIR) laserlys-induceret PDT og PTT, som i kombination forbedrer effektiviteten af ​​begge fototerapier til at formindske tumorer uden påviselig systemisk toksicitet.

"Fordi ROS er et meget reaktivt molekyle med en meget kort levetid og en begrænset virkningsradius, er det bydende nødvendigt, at en tilstrækkelig mængde af fotosensibilisatormolekylet er til stede i tumorvævet til, at PDT kan være effektiv," forklarede Loganathan Palanikumar, NYUAD research. videnskabsmand og seniorforsker i Magzoub-laboratoriet.

"Derudover er den lokaliserede hypertermi, der kræves til PTT, afhængig af betydelig ophobning af fototermiske midler i tumorer." Evnen hos nanobærerne udviklet af NYUAD-teamet til at øge effektiviteten, hvormed fotosensibilisatorer og fototermiske midler leveres til tumoren, er et kritisk fremskridt.

"Nye terapeutiske tilgange er desperat nødvendige for at forbedre det eksisterende arsenal af kræftbekæmpende behandlinger," sagde Mazin Magzoub, NYUAD lektor i biologi, hvis laboratorium fokuserer på at udvikle nye terapeutiske midler og lægemiddelleveringssystemer.

"De multifunktionelle kerne-skal nanosfærer, vores team har udviklet hjælp til at overvinde problemer, der har begrænset effektiviteten af ​​vigtige lysbaserede terapier, og tilbyder en lovende tumor-målrettet nanoplatform, der letter multimodal diagnostisk billeddannelse og potent kombinatorisk cancerterapi. Dette arbejde baner en spændende vej frem for at fremme lysbaserede kræftbehandlinger."

Flere oplysninger: pH-Responsive Upconversion Mesoporous Silica Nanospheres til kombineret multimodal diagnostisk billeddannelse og målrettet fotodynamisk og fototermisk cancerterapi, ACS Nano (2023).

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af New York University