Een op nanodeeltjes gebaseerd medicijnafgiftesysteem dat verschillende omstandigheden in het lichaam kan detecteren en erop kan reageren, evenals op een extern aangelegd magnetisch veld, zou het vermogen van artsen kunnen vergroten om medicijnen op specifieke ziekteplaatsen te richten.

A * STAR-onderzoekers creëerden de multifunctionele nanocapsules door magnetische ijzeroxide-nanodeeltjes in een biocompatibele polymeerlaag te wikkelen die kan worden afgestemd om te reageren op zuurgraad of temperatuur. Het team heeft al aangetoond dat de nanodeeltjes selectief het giftige antitumormiddel doxorubicine aan kankercellen kunnen leveren.

Sommige eerdere medicijnafgiftesystemen voor nanodeeltjes hebben magnetische veldreactiviteit ingebouwd, en anderen hebben pH- of temperatuurgevoeligheid getoond. De nanodeeltjes ontwikkeld door Chaobin He, Zibiao Li en hun collega's van het A * STAR Institute of Materials Research and Engineering zijn ongebruikelijk omdat ze meerdere stimuli-responsief gedrag combineren in een enkel nanodeeltje.

Het team maakte hun nanodeeltjes door ijzeroxidedeeltjes te coaten met silica, vervolgens het biocompatibele poly (lactide) (PLA) -polymeer bevestigen via een proces dat bekend staat als stereocomplexatie. De PLA-polymeerstrengen assembleren zichzelf rond de ijzeren kern, vormen een flexibele schaal die kan worden geladen met medicijnmoleculen.

Dankzij de kern van ijzeroxide kunnen artsen het ingekapselde medicijn fysiek richten op specifieke plaatsen in het lichaam met behulp van een extern magnetisch veld, legt Zibiao Li uit, een lid van het team. "Dit kenmerk van op stimuli reagerende nanodragers is vooral belangrijk bij kankertherapie om de ernstige bijwerkingen van chemotherapie te voorkomen, "zegt hij. Door selectief chemotherapiemedicijnen aan een tumor toe te dienen, het schadelijke effect van het medicijn op gezonde cellen kan worden geminimaliseerd.

De onderzoekers verbeterden de selectieve afgifte van hun nanocapsules verder door ze te coaten met nieuw ontworpen PLA-copolymeren die kunnen reageren op veranderingen in pH of temperatuur. Een polymeer genaamd PLA-PDMAEMA, bijvoorbeeld, zwelt op in zure omstandigheden, zijn greep op zijn lading drugs verliezen terwijl deze uitzet. Omdat tumorcellen doorgaans zuurder zijn dan gezonde cellen, deze nanodeeltjes zouden hun medicijnen selectief in kankercellen moeten vrijgeven.

Toen de onderzoekers hun met PLA-PDMAEMA gecoate nanodeeltjes laadden met het antikankergeneesmiddel doxorubicine, ze toonden aan dat het medicijn aanzienlijk sneller vrijkwam onder zure omstandigheden. Eerste tests met borstkankercellen bevestigden dat de capsules door de cellen werden opgenomen en hun lading konden vrijgeven om de cellen te doden.

De volgende stap zal zijn om de grootte van de nanocapsules te optimaliseren, alvorens ze in diermodellen te testen. "Verder onderzoek naar het gebruik van deze nanodeeltjes voor gecombineerde medicijnafgifte en bio-imaging is ook aan de gang, "zegt Li.