Geneeskrachtige nanoketens glippen in tumoren en exploderen een chemotherapiemedicijn in moeilijk bereikbare kernen van kanker, ingenieurs en wetenschappers van Case Western Reserve University rapporteren.

In tests op ratten en muizen, de technologie verwijderde veel meer kankercellen, remde de tumorgroei beter en verlengde de levensduur langer dan de traditionele toediening van chemotherapie.

De hele tijd, het gerichte toedieningssysteem gebruikte veel minder van het medicijn doxorubicine dan de hoeveelheid die wordt gebruikt bij traditionele chemotherapie, gezond weefsel redden van toxische blootstelling.

Het nieuwe leveringssysteem en de resultaten worden beschreven in de online editie van het tijdschrift The American Chemical Society ACS Nano .

"Er is andere nanotechnologie gebruikt om een ​​medicijn in een tumor te krijgen, maar als de drug eenmaal binnen is, het blijft bij de deur, het grootste deel van het gebouw missen, " zei Efstathios Karathanasis, een professor in de biomedische technologie en leider van het onderzoeksteam. "We gebruikten een ander soort nanotechnologie om het medicijn in de tumor te smokkelen en de bom te laten ontploffen, het medicijn in zijn vrije vorm vrijgeven om zich door de hele tumor te verspreiden."

De sleutel tot het nieuwe toedieningssysteem is de staart op de doxorubicinebom.

Het team van Karathanasis nam magnetische nanodeeltjes gemaakt van ijzeroxide en wijzigde de oppervlakken zodat de ene naar de volgende zou linken, net als Lego-bouwstenen.

Ze koppelden er drie aan elkaar en koppelden chemisch een liposoombol gevuld met het medicijn.

Vervolgens injecteerden ze rat- en muismodellen met de nanoketens, die slechts 5 tot 10 procent van de doxorubicine bevatte die bij standaardchemotherapie werd gebruikt. De twee knaagdieren zijn modellen van twee verschillende stammen van wat triple-negatieve borstkanker wordt genoemd, een zeer agressieve vorm van kanker die alleen te behandelen is met zware chemotherapie.

De onderzoekers begonnen met een agressieve vorm, geloven of de technologie werkt op de minst behandelbare kankers, het is waarschijnlijk dat het met andere medicijnen werkt bij andere vormen van kanker.

Een dag later, nadat nanoketens uit de bloedbaan waren geglipt en zich in de tumor hadden verzameld, de onderzoekers plaatsten een draadspoel, een solenoïde genoemd, buiten de diermodellen, in de buurt van de tumor. Elektriciteit die door de solenoïde wordt geleid, creëert een radiofrequent veld. Het veld deed de magnetische staarten trillen, het openbreken van de liposoombolletjes.

Twee weken na de behandeling tumorgroei bij ratten die de nieuwe medicijnafgifte ontvingen, was minder dan de helft van die van traditioneel behandelde ratten. Bij ratten die twee van de nieuwe behandelingen kregen, tumorgroei was verminderd tot een tiende van die van ratten die traditioneel werden behandeld (bijvoorbeeld klinisch gebruikte doxorubicine of liposomale doxorubicine).

Ratten die één nieuwe behandeling kregen, overleefden gemiddeld 25 dagen en ratten die tweemaal werden behandeld, 46 dagen, vergeleken met 15 dagen voor traditioneel behandelde ratten.

celdood, apoptose genoemd, in de tumor was ten minste 10 keer groter na één behandeling met het nieuwe toedieningssysteem in vergelijking met de traditionele behandeling.

De onderzoekers testten alleen op apoptose bij muizen met een andere triple-negatieve cellijn. De nieuwe behandeling veroorzaakte een bijna 4-voudige toename van celdood in de tumor.

Zowel bij muizen als ratten het medicijn en de resulterende celdood waren veel wijder verspreid door de tumoren met de levering van de nanoketen.

"Er zijn waarschijnlijk verschillende groeimechanismen in de verschillende modellen, wat aangeeft dat deze technologie waarschijnlijk zal werken bij verschillende soorten kanker, " zei Ruth Keri, universitair hoofddocent en vice-voorzitter van de afdeling Farmacologie aan de Case Western Reserve School of Medicine. Keri, die ook associate director voor fundamenteel onderzoek is bij Case Comprehensive Cancer Center, geholpen bij het onderzoek.

"Dit is een heel slimme en nieuwe benadering van gerichte bezorging. Maar, we hebben veel meer testen nodig."

Tijdens hun experimenten, het team ontdekte dat ze de snelheid van medicijnafgifte konden regelen door de radiofrequentie aan te passen die wordt gebruikt om de ketting te trillen.

Ze zijn van plan dit vermogen verder te onderzoeken en te testen of het systeem het vermogen van de tumor om te metastaseren kan blokkeren, wat de meest voorkomende oorzaak is van sterfgevallen door kanker. Ze zullen ook het systeem optimaliseren voor een efficiëntere en snellere afgifte van geneesmiddelen, en het effect van grootte en vorm van de nanoketens op de bloedcirculatie en tumorpenetratie verder evalueren.