(Phys.org) —Nano-ingenieurs aan de Universiteit van Californië, San Diego heeft een nanoschaal ontwikkeld om vreemde enzymen te beschermen die worden gebruikt om kankercellen uit te hongeren als onderdeel van chemotherapie. Hun werk staat op de omslag van het tijdschrift van juni 2014 Nano-letters .

Enzymen zijn van nature slimme machines die verantwoordelijk zijn voor veel complexe functies en chemische reacties in de biologie. Echter, ondanks hun enorme potentieel, hun gebruik in de geneeskunde is beperkt door het immuunsysteem, die is ontworpen om buitenlandse indringers aan te vallen. Bijvoorbeeld, artsen hebben lang vertrouwd op een enzym genaamd asparaginase om kankercellen uit te hongeren als een patiënt chemotherapie ondergaat. Maar omdat asparaginase is afgeleid van een niet-menselijk organisme, E coli, het wordt snel geneutraliseerd door het immuunsysteem van de patiënt en veroorzaakt soms een allergische reactie. In dierstudies met asparaginase, en andere therapeutische enzymen, het onderzoeksteam ontdekte dat hun poreuze holle nanoschaal enzymen effectief afschermde van het immuunsysteem, hen tijd te geven om te werken.

Asparaginase werkt door te reageren met aminozuren die een essentiële voedingsstof zijn voor kankercellen. De reactie put het aminozuur uit, de abnormale cellen beroven van de voedingsstoffen die ze nodig hebben om te prolifereren.

"Onze oplossing is een pure technische oplossing voor een medisch probleem, " zei Inanc Ortac (Ph.D. '13), die de technologie ontwikkelde als onderdeel van zijn promotieonderzoek in het laboratorium van nano-engineering professor Sadik Esener aan de UC San Diego Jacobs School of Engineering.

De nanoschaal werkt als een filter in de bloedbaan. De enzymen worden zeer efficiënt in het nanodeeltje geladen door poriën op het oppervlak en later ingekapseld met een omhulsel van nanoporeus silica. De poriën van de schaal zijn te klein om het enzym te laten ontsnappen, maar groot genoeg voor diffusie van aminozuren die kankercellen in en uit het deeltje voeden. De enzymen blijven binnenin gevangen waar ze alle aminozuren die binnenkomen uitputten.

"Dit is een platformtechnologie die op veel verschillende gebieden toepassingen kan vinden. Ons uitgangspunt was het oplossen van een probleem voor kankertherapieën, ' zei Ortac.

Ortac is momenteel de chief technology officer van DevaCell, een lokale start-up die de technologie in licentie heeft gegeven en werkt aan de commercialisering ervan onder de naam Synthetic Hollow Enzyme Loaded nanoShells of SHELS.