(PhysOrg.com) -- De mogelijkheid om nanodeeltjes te gebruiken om een ​​lading kankerbestrijdende medicijnen af ​​te leveren aan tumoren in het lichaam zou een fundamentele verandering in de chemotherapiebehandeling kunnen inluiden. Maar wetenschappers bevinden zich nog in een relatief vroeg stadium in de implementatie van deze technologie.

Hoewel het ontwikkelen van nanodeeltjes die werken als "magische kogels" - selectief gericht op tumoren terwijl normale, gezonde weefsels — is nog steeds het doel, de realiteit is dat de meeste van deze nanodragers via de lever en de milt worden verwijderd voordat ze hun beoogde doel bereiken. En veel van de ingekapselde medicijnen kunnen verloren gaan terwijl de dragers in het bloed circuleren of op weg naar tumoren worden afgebroken.

In een recent gepubliceerd onderzoek in het tijdschrift ACS Nano , UCLA-wetenschappers melden dat door het gebruik van gemanipuleerde mesoporeuze silica-nanodeeltjes (MSNP's) als leveringsvoertuigen, ze waren in staat om significante verhogingen te bereiken van het percentage geneesmiddeldragende nanodeeltjes dat tumorplaatsen bereikt en daar wordt vastgehouden.

Het MSNP-platform maakt de introductie mogelijk van meerdere en op maat gemaakte ontwerpfuncties die kunnen helpen bij het optimaliseren van de levering van chemotherapeutische geneesmiddelen aan een verscheidenheid aan kankertypes, zeiden de onderzoekers, onder leiding van Dr. Andre Nel, een professor in de geneeskunde, kindergeneeskunde en volksgezondheid en hoofd van de nanogeneeskunde-divisie van de UCLA-afdeling Geneeskunde, en Jeffrey Zink, een professor in de UCLA afdeling Chemie en Biochemie. Nel en Zink zijn ook lid van het California NanoSystems Institute aan de UCLA.

Een belangrijke uitdaging bij het verbeteren van de medicijnafgifte is het verbeteren van de toegang van nanodragers tot tumoren door te profiteren van kenmerken zoals het lekken van abnormale tumorbloedvaten, waardoor nanodeeltjes kunnen glippen en worden vastgehouden op tumorplaatsen. Om dat te bereiken, deeltjes moeten worden ontworpen om de ideale grootte te hebben, om lang genoeg in de bloedbaan te blijven door tijdelijk de lever en milt te ontwijken, en om het medicijn stabiel te binden.

De dynamische ontwerpkenmerken die door het UCLA-onderzoeksteam worden gebruikt, omvatten de manipulatie van de grootte en oppervlakte-eigenschappen van het nanodeeltje om de biodistributie van tumoren en beschermde levering te verbeteren. De studie laat zien hoe, door middel van een iteratief ontwerpproces, de eerste generatie MSNP werd opnieuw ontworpen en geoptimaliseerd om doxorubicine af te leveren aan een kankerxenotransplantaat in een muismodel.

Het team toonde een significante toename in deeltjesretentie op de tumorplaats:ongeveer 10 tot 12 procent van alle met geneesmiddel beladen deeltjes die intraveneus werden geïnjecteerd, bereikten de tumorplaats. Deze hoge tumorverdeling is uitzonderlijk goed, in vergelijking met andere op polymeer en copolymeer gebaseerde nanodelivery-platforms waarvoor de beste passieve tumortargeting in het bereik van 3,5 tot 10 procent van de geïnjecteerde deeltjes ligt, aldus de onderzoekers.

De studie toonde ook efficiënte medicijnafgifte en tumorceldoding aan met behulp van het opnieuw ontworpen en geoptimaliseerde MSNP-systeem bij muizen.

"De hoeveelheid doxorubicine die op de plaats van de tumor werd afgeleverd, was aanzienlijk hoger dan wat met het gratis medicijn kon worden bereikt, naast het mogelijk maken van een efficiënte levering in de kankercellen op de plaats van de tumor, " zei Nel, die ook lid is van het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA.

Bovendien, de verbeterde medicijnafgifte ging gepaard met een significante vermindering van systemische bijwerkingen zoals gewichtsverlies en verminderde lever- en nierbeschadiging.

"Dit is een belangrijke demonstratie van hoe het optimale ontwerp van het MSNP-platform een ​​betere medicijnafgifte in vivo kan bereiken, " zei Nel. "Dit leveringsplatform maakt een effectieve en beschermende verpakking van hydrofobe en geladen geneesmiddelen tegen kanker mogelijk voor gecontroleerde en on-demand levering. Deze ontwerpkenmerken zijn niet alleen superieur om tumorkrimp en apoptose te induceren in vergelijking met het gratis medicijn, maar ze verbeteren ook drastisch het veiligheidsprofiel van systemische doxorubicinetoediening."