(Phys.org) -Onderzoekers van het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA hebben een innovatief medicijnafgiftesysteem ontwikkeld waarin kleine deeltjes, nanodiamanten genaamd, worden gebruikt om chemotherapiemedicijnen rechtstreeks in hersentumoren te transporteren. De nieuwe methode bleek te resulteren in een grotere kankerdodende efficiëntie en minder schadelijke bijwerkingen dan bestaande behandelingen.

Het onderzoek, gepubliceerd in het voorschot online nummer van het peer-reviewed tijdschrift Nanogeneeskunde:Nanotechnologie, Biologie en geneeskunde , was een samenwerking tussen Dean Ho van de UCLA School of Dentistry en collega's van het Lurie Children's Hospital in Chicago en de Feinberg School of Medicine van de Northwestern University. Ho is mededirecteur van het Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology van UCLA Dentistry en is professor in de afdeling orale biologie en geneeskunde. de afdeling geavanceerde prothetiek, en de afdeling bio-engineering.

Glioblastoom is het meest voorkomende en dodelijke type hersentumor. Ondanks behandeling met een operatie, bestraling en chemotherapie, de mediane overlevingstijd voor glioblastoompatiënten is minder dan anderhalf jaar. De tumoren zijn notoir moeilijk te behandelen, gedeeltelijk omdat chemotherapiemedicijnen die alleen worden geïnjecteerd vaak niet in staat zijn om het systeem van beschermende bloedvaten rond de hersenen te penetreren, bekend als de bloed-hersenbarrière. En die medicijnen die de barrière passeren, blijven niet lang genoeg geconcentreerd in het tumorweefsel om effectief te zijn.

Het medicijn doxorubicine, een veelvoorkomend chemotherapiemiddel, heeft bewezen veelbelovend te zijn in een breed scala van kankers, en het heeft gediend als modelgeneesmiddel voor de behandeling van hersentumoren wanneer het rechtstreeks in de tumor werd geïnjecteerd. Ho's team ontwikkelde oorspronkelijk een strategie voor het sterk hechten van doxorubicinemoleculen aan nanodiamantoppervlakken, het creëren van een gecombineerde stof genaamd ND-DOX.

Nanodiamanten zijn op koolstof gebaseerde deeltjes met een diameter van ongeveer 4 tot 5 nanometer die een breed scala aan medicijnverbindingen kunnen dragen. En hoewel tumorcel-eiwitten in staat zijn om de meeste geneesmiddelen tegen kanker die in de cel worden geïnjecteerd, uit te stoten voordat die medicijnen tijd hebben om te werken, ze kunnen de nanodiamanten niet kwijt. Dus, combinaties van geneesmiddelen en nanodiamanten blijven veel langer in de cellen zonder het weefsel rondom de tumor aan te tasten.

Ho en zijn collega's veronderstelden dat glioblastoom efficiënt zou kunnen worden behandeld met een met nanodiamond gemodificeerd medicijn door gebruik te maken van een directe injectietechniek die bekend staat als convectie-verbeterde levering, of CED. Ze gebruikten deze methode om ND-DOX rechtstreeks in hersentumoren te injecteren in knaagdiermodellen.

De onderzoekers ontdekten dat de ND-DOX-spiegels in de tumoren werden behouden voor een duur die veel langer was dan die van alleen doxorubicine, waaruit blijkt dat doxorubicine in de tumor werd opgenomen en langer bleef wanneer het aan nanodiamanten was bevestigd. In aanvulling, ND-DOX bleek ook de apoptose - geprogrammeerde kankerceldood - te verhogen en de levensvatbaarheid van cellen in glioom (hersenkanker) cellijnen te verminderen.

De resultaten toonden ook voor het eerst aan dat de ND-DOX-afgifte de hoeveelheid doxorubicine die buiten de tumor werd verdeeld, beperkte. Dit verminderde toxische bijwerkingen en hield meer van het medicijn langer in de tumor, het verhogen van de tumordodende efficiëntie van het medicijn zonder het omringende weefsel aan te tasten. De overlevingstijd nam significant toe bij de ratten die werden behandeld met ND-DOX, vergeleken met degenen die alleen ongemodificeerde doxorubicine kregen.

Nanodiamanten hebben vele facetten, bijna als het oppervlak van een voetbal, en kan zeer sterk en snel aan doxorubicine binden, Ho merkte op. Verder onderzoek zal de lijst met geneesmiddelen voor chemotherapie tegen hersenkanker uitbreiden die aan de nanodiamantoppervlakken kunnen worden bevestigd om de behandeling te verbeteren en bijwerkingen te verminderen.

Om een ​​nanodeeltje translationele betekenis te geven, het moet zo eenvoudig mogelijk zoveel mogelijk voordelen in één systeem hebben.

"Nanomaterialen zijn veelbelovende voertuigen voor de behandeling van verschillende soorten kanker, " Ho zei. "We zijn op zoek naar de medicijnen en situaties waarin nanotechnologie daadwerkelijk helpt om chemotherapie beter te laten functioneren, het gemakkelijker maken voor de patiënt en moeilijker voor de kanker."

Deze studie toonde aan dat convectie-versterkte afgifte van ND-DOX een krachtig behandelingssysteem biedt tegen deze zeer moeilijke en dodelijke hersentumoren, zei Ho.

Hij merkte op dat dit grootschalige project succesvol is geweest dankzij de multidisciplinaire en proactieve interacties tussen zijn team van bio-ingenieurs en hun uitstekende klinische medewerkers van de Northwestern University en het Lurie Children's Hospital.