Chemotherapie-resistentie tegen geneesmiddelen draagt ​​bij aan het mislukken van de behandeling bij meer dan 90 procent van de uitgezaaide kankers. Het overwinnen van deze hindernis zou de overlevingskansen van kanker aanzienlijk verbeteren.

decaan Ho, een universitair hoofddocent biomedische technologie en werktuigbouwkunde aan de Northwestern University, is van mening dat een klein koolstofdeeltje, een nanodiamant genaamd, een effectieve oplossing voor medicijnafgifte kan bieden voor moeilijk te behandelen kankers.

In studies van lever- en borstkankermodellen in vivo, Ho en een multidisciplinair team van wetenschappers, ingenieurs en clinici ontdekten dat een normaal dodelijke hoeveelheid van een chemotherapiemedicijn wanneer gebonden aan nanodiamanten de grootte van tumoren bij muizen aanzienlijk verminderde. Overlevingspercentages namen ook toe en er werden geen toxische effecten op weefsels en organen waargenomen.

Dit is het eerste werk dat de betekenis en het translationele potentieel van nanodiamanten bij de behandeling van chemotherapie-resistente kankers aantoont. De resultaten worden op 9 maart gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap Translationele geneeskunde.

"Onze resultaten tonen het enorme translationele potentieel van de nanodiamant aan om de werkzaamheid van resistente kankerbehandelingen aanzienlijk te verbeteren en tegelijkertijd de veiligheid te verbeteren, " zei Ho, die het onderzoek leidde en de corresponderende auteur van het artikel is. "Dit zijn cruciale voordelen. We hebben ervoor gekozen om deze chemoresistente kankers te bestuderen omdat ze een van de grootste belemmeringen blijven voor de behandeling van kanker en het verbeteren van de overleving van de patiënt."

Ho is verbonden aan de McCormick School of Engineering and Applied Science van Northwestern en is lid van het Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center van de Northwestern University.

Nanodiamanten zijn op koolstof gebaseerde materialen met een diameter van ongeveer 2 tot 8 nanometer. Het oppervlak van elke nanodiamant heeft functionele groepen waarmee een breed spectrum aan verbindingen kan worden gehecht, inclusief chemotherapeutica.

De onderzoekers namen deze nanodiamanten en bonden er reversibel het gebruikelijke chemotherapiemedicijn doxorubicine aan met behulp van een schaalbaar syntheseproces. die de aanhoudende afgifte van geneesmiddelen verbetert.

Ho en zijn collega's bestudeerden muismodellen met lever- en borstkanker. Bij deze resistente kankers medicijnen kunnen de tumoren binnendringen, maar worden er meteen weer uit geschopt vanwege een aangeboren reactie in de lever en de borst om deze medicijnen te verdrijven.

Ze behandelden een groep dieren met de doxorubicine-nanodiamantcomplexen en een andere groep met alleen het medicijn. In degenen die zijn behandeld met de nanodiamantcomplexen, het chemotherapeuticum bleef langer in omloop - tot 10 keer langer - dan degenen die alleen met het medicijn werden behandeld. In aanvulling, het medicijn zelf werd voor een aanzienlijk langere tijd vastgehouden in beide soorten tumoren. Zo'n hoge retentiegraad betekent dat er een kleinere hoeveelheid van het zeer giftige medicijn moet worden toegediend, waardoor bijwerkingen worden verminderd.

De onderzoekers ontdekten ook dat de medicijn-nanodiamantcomplexen geen negatief effect hadden op het aantal witte bloedcellen. Dit is vooral belangrijk bij de behandeling van kanker:als het aantal witte bloedcellen onder een bepaald niveau daalt, behandeling wordt stopgezet vanwege het risico op ernstige complicaties.

"Nanodiamanten hebben een uitstekende biocompatibiliteit, en het proces van het formuleren van nanodiamant-geneesmiddelcomplexen is erg goedkoop, " zei Edward K. Chow, een postdoctoraal onderzoeker bij de G.W. Hooper Foundation en de Universiteit van Californië, San Francisco, en eerste auteur van het artikel. "Nanodiamanten bezitten tal van kenmerken van een ideaal medicijnafgiftesysteem en zijn veelbelovende platforms voor het bevorderen van kankertherapie."