Met als doel de bijwerkingen van chemotherapie op gezonde weefsels te minimaliseren, een team van onderzoekers van het Center for Self-assembly and Complexity, binnen het Institute for Basic Science (IBS) hebben nieuwe nanocontainers ontwikkeld die antikankergeneesmiddelen op precieze timing en locatie kunnen leveren. Gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie , de studie combineert uniek ontworpen moleculen en lichtafhankelijke medicijnafgifte, die een nieuw platform kunnen bieden om het effect van geneesmiddelen tegen kanker te versterken.

Dankzij een toevallige observatie, IBS-onderzoekers van POSTECH ontdekten dat pompoenvormige moleculen met een staart, mono-geallyloxyleerde komkommer [7]uril (AO1CB[7]), fungeren als oppervlakteactieve stof in water. De meeste oppervlakteactieve stoffen, zoals zeepmoleculen in bellen en fosfolipiden in celmembranen, hebben kleine waterminnende (hydrofiele) koppen en lange vetminnende (hydrofobe) staarten die bepalen hoe ze zich in de ruimte rangschikken. In tegenstelling tot, AO1CB[7] is nogal onconventioneel omdat het blaasjes vormt in water ondanks zijn korte hydrofobe allyloxystaart. Gedetailleerde analyse toonde aan dat de staarten AO1CB[7]-moleculen verenigen tot colloïdale deeltjes.

"Het was een onverwachte verrassing voor het team om te zien dat AO1CB[7] een troebele oplossing vormt wanneer het in water wordt geschud. " legt PARK Kyeng Min uit, de eerste en corresponderende auteur van de studie. "We dachten te profiteren van deze nieuw ontdekte eigenschap en deze blaasjes te gebruiken als voertuigen om geneesmiddelen tegen kanker te vervoeren. door te controleren wanneer en waar de blaasjes worden gebroken, de medicijnen kunnen op verzoek worden vrijgegeven."

Naast het helpen van AO1CB[7] bij het zelf samenstellen, de allyloxystaart is ook lichtgevoelig:hij kan reageren met moleculen zoals glutathion die normaal in cellen aanwezig zijn wanneer ze worden bestraald met UV-licht (365 nanometer golflengte). Net als bij het knappen van een zeepbel, de reactie tussen de staarten en glutathionmoleculen breekt de AO1CB[7]-blaasjes uit elkaar.

In plaats van een UV-single-fotonlaser te gebruiken om de glutathion-allyloxy-staartreactie te bevorderen, IBS-onderzoekers gebruikten een nabij-infrarood twee-fotonenlaser, die het vermogen heeft om met grotere nauwkeurigheid dieper in weefsels door te dringen. In simpele termen, de twee-fotonenlaser (golflengte 720 nanometer) is een beter hulpmiddel om te gebruiken dan een enkele-fotonlaser (365 nanometer) omdat hij dieper in het vlees kan reiken met minder verstrooiing. Omdat het bestraalde gebied kleiner is, de medicijnafgifte is beperkt tot het beoogde gebied, wat resulteert in minder schade aan gezond weefsel rondom de tumor.

Het onderzoeksteam paste deze technologie toe om het chemotherapeutische medicijn Doxorubicine af te leveren aan baarmoederhalskankercellen (HeLa-cellen) in het laboratorium. Ze zagen dat het medicijn de blaasjes kon verlaten, de kern van de kankercellen bereiken, en dood ze uiteindelijk.

"Deze onderzoeken op celniveau vertegenwoordigen een proof-of-concept-demonstratie. Nu willen we deze technologie uitbreiden naar diermodellen, zoals kankerdragende muizen, om het praktische gebruik ervan bij verschillende soorten tumoren te verifiëren, ’ legt Parket uit.