Wetenschappers van de Universiteit van Californië, San Diego, hebben kleine bolvormige deeltjes ontworpen om na injectie gemakkelijk door de bloedbaan te drijven, monteer vervolgens in een duurzame steiger in ziek weefsel. Een enzym dat door een specifiek type tumor wordt geproduceerd, kan de transformatie van de bollen in netachtige structuren veroorzaken die zich ophopen op de plaats van een kanker, het team rapporteert in het journaal Geavanceerde materialen deze week.

Het specifiek richten van behandelingen op kankercellen of andere zieke cellen hangt af van een manier om hoge niveaus van een medicijn of ander therapeutisch middel op de specifieke plaats te accumuleren en daar te houden. De meeste inspanningen tot nu toe zijn afhankelijk van het matchen van een stuk van het medicijn dat het molecuul afgeeft aan specifieke receptoren op het oppervlak van de doelcel.

De inspiratie voor deze nieuwe strategie kwam van biologische systemen die vorm gebruiken om het vermogen van iets te veranderen om op zijn plaats te vergrendelen of weg te glippen en te ontsnappen, zei Nathan Gianneschi, een professor in de chemie en biochemie, die het project leidde.

“We wilden een nieuwe aanpak bedenken, " zei Gianneschi. "Specifiek, we wilden schakelbare materialen ontwerpen die we in de ene vorm konden injecteren en ze tussen het bloed en de tumoren in een andere konden laten veranderen."

Sommige kankerweefsels produceren hoge niveaus van een klasse moleculen die MMP's worden genoemd, voor matrix metalloproteïnasen. Deze enzymen veranderen het gedrag van andere eiwitten door hun moleculaire configuratie te veranderen, leidend tot metastase. Gianneschi en collega's maakten gebruik van dit vermogen om hun nanodeeltjes zodanig te veranderen dat ze op de plaats van de tumor zouden blijven hangen.

"We ontdekten hoe we een autonoom materiaal konden maken dat zijn omgeving kon voelen en dienovereenkomstig kon veranderen, ' zei Gianneschi.

Elk nanodeeltje is gemaakt van veel wasmiddelachtige moleculen waarvan het ene uiteinde zich gemakkelijk vermengt met water en het andere uiteinde dat het afstoot. in oplossing, ze assembleren zichzelf tot ballen met de waterafstotende uiteinden erin, en kan in die configuratie gemakkelijk in een ader worden geïnjecteerd.

Wanneer gemengd met MMP's in injectieflacons, de enzymen hebben de peptiden op het oppervlak van de bolletjes gepikt, die weer in netachtige draden werden samengevoegd.

Het team testte het concept verder door hun nieuwe nanodeeltjes te injecteren in muizen met menselijke fibrosarcomen, een soort kanker die hoge niveaus van MMP's produceert.

Om aan te geven wanneer de bollen uiteenvielen om andere structuren te vormen, de chemici plaatsten een van de twee fluorescerende kleurstoffen, rhodamine of fluoresceïne, binnen de sferen. In de directe nabijheid, de kleurstoffen werken samen om een ​​specifiek lichtsignaal te creëren genaamd FRET voor Förster Resonance Energy Transfer, wanneer energie van rhodamine naar fluoresceïne springt.

Binnen een dag ontdekten ze FRET-signalen die erop wezen dat de bollen weer in elkaar waren gezet op de plaats van de tumoren, en het signaal hield minstens een week aan.

De behandeling is niet inherent toxisch. Het leek de tumoren op geen enkele manier te veranderen, en lever en nier, de organen die het meest kwetsbaar zijn voor nevenschade door behandelingen omdat ze gifstoffen uit het lichaam verwijderen, waren normaal en gezond acht dagen na injectie.

Verschillende versies van deze nanodeeltjes zouden kunnen worden ontworpen om te reageren op signalen die inherent zijn aan andere soorten kanker en ontstoken weefsel, zeggen de auteurs. De bollen kunnen ook worden ontworpen om drugs te dragen, of verschillende diagnostische sondes.

Direct, hetzelfde team ontwikkelt nanodeeltjes die een infrarode kleurstof dragen, waardoor ze tumoren dieper in het lichaam kunnen visualiseren, samen met andere materialen die kunnen worden afgebeeld met instrumenten die algemeen verkrijgbaar zijn in de kliniek.