(Phys.org)—Hoewel de meeste nanodeeltjes die in ontwikkeling zijn als vehikels voor medicijnafgifte, bollen zijn, een groeiend aantal onderzoeken suggereert dat cilindrische nanodeeltjes nog beter zouden presteren bij het tweeledige doel om lang genoeg in de bloedstroom te overleven om hun beoogde doelwit te bereiken en de celwand binnen te dringen om hun therapeutische lading in tumorcellen af ​​te leveren waar dit het meest nodig is. Een team van onderzoekers van het Northwestern University Center of Cancer Nanotechnology Excellence (Northwestern CCNE) heeft een cilindrische nanofilamentstructuur uitgevonden die de tumorgroei in een diermodel van borstkanker aanzienlijk vermindert.

Een team onder leiding van Vincent Cryns, die onlangs van Northwestern naar de University of Wisconsin School of Medicine and Public Health verhuisde, en Samuel Stupp, ontwikkelde de zelfassemblerende nanovezels. De onderzoekers rapporteren hun bevindingen in het tijdschrift ACS Nano .

Om hun tumorremmende cilinders te maken, de onderzoekers wendden zich tot een familie van moleculen die bekend staat als peptide-amfifielen. Wanneer in het water gezet, deze moleculen, die kunnen worden gemaakt met behulp van geautomatiseerde peptidesynthesizers, die zich spontaan assembleren tot lange, dunne filamenten. Afhankelijk van de keuze van het uitgangsmateriaal, deze filamenten kunnen een groot aantal biologisch actieve peptiden op hun oppervlak vertonen, waardoor de vezels gelijktijdig kunnen dienen als zowel medicijnen als medicijnafgiftemiddelen zonder de noodzaak om antikankermiddelen verder in de nanostructuur in te kapselen.

In eerder werk, het Northwestern CCNE-team had aangetoond dat een dergelijke nanovezel giftiger was voor kankercellen dan niet-kwaadaardige cellen, maar deze nanovezel werd snel afgebroken in de bloedbaan. Om de farmacokinetische eigenschappen van hun nanovezel te verbeteren, de onderzoekers creëerden een tweede peptide-amfifiel, deze gekoppeld aan poly(ethyleenglycol) (PEG), een polymeer dat veel wordt gebruikt om de overleving van nanodeeltjes in de bloedbaan te vergroten. Toen de onderzoekers het peptide-amfifiel mengden met het gePEGyleerde amfifiel, de twee moleculen samen zelf-geassembleerd tot nanofilamenten. Door het gePEGyleerde peptide-amfifiel aan de mix toe te voegen, verhoogden de onderzoekers de hoeveelheid intacte nanovezel die de afbraak door het enzym trypsine overleefde met een factor acht, vergeleken met de oorspronkelijke nanovezel.

Om te zien of deze nanovezel veelbelovend was in een levende dierstudie, de onderzoekers dienden het toe aan muizen met menselijke borsttumoren. Na de dieren tweemaal per week gedurende drie weken te hebben toegediend, de onderzoekers zagen dat de tumoren bij de behandelde dieren veel langzamer groeiden dan bij de controledieren. Ze merkten ook op dat de dieren geen tekenen van drugsgerelateerde toxiciteit vertoonden.