(Phys.org) — Wetenschappers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben een nieuw wapen toegevoegd aan het arsenaal aan antikankertherapieën van oncologen.

Door magnetische nanodeeltjes te combineren met een van de meest voorkomende en effectieve geneesmiddelen voor chemotherapie, Onderzoekers van Argonne hebben een manier ontwikkeld om geneesmiddelen tegen kanker rechtstreeks in de kern van kankercellen te brengen.

Onderzoekers van Argonne's Center for Nanoscale Materials en oncologen van de Universiteit van Chicago hebben bellen van nanogrootte gemaakt, of "micellen, " die twee ingrediënten bevatte in hun centra:magnetische nanodeeltjes van ijzeroxide en cisplatine, een conventioneel chemotherapiemedicijn dat ook bekend staat als 'de penicilline van kanker'.

Cisplatine werkt door de DNA-replicatie in de kankercel direct te blokkeren. Echter, Om te kunnen werken, het cisplatine moet vanuit de bloedbaan door de wat stijve barrière van het celmembraan heen.

"Als iemand een dosis chemotherapie krijgt, meestal komt veel van het medicijn niet echt in de kankercellen. In aanvulling, sommige kankerpatiënten zijn gevoelig voor dit medicijn vanwege een verminderde nierfunctie, " zei oncoloog Ezra Cohen, een auteur van de studie. "Deze nieuwe methode geeft een manier om de dosis therapeutische lading veel directer af te leveren, waardoor we hetzelfde algehele effect kunnen bereiken met een lagere totale dosis, het verminderen van de onaangename en gevaarlijke bijwerkingen van chemotherapie."

"Deze techniek zou ons in staat kunnen stellen om het aandeel cisplatine in kankercellen met een factor honderd te verhogen, waardoor het een veel effectiever chemotherapeutisch middel is, " hij voegde toe.

Net als de membranen van kankercellen zelf, de micellen zijn gemaakt van een polymeer materiaal waarvan de buitenoppervlakken hydrofiel zijn, wat betekent dat ze worden aangetrokken door water, terwijl de binnenste delen hydrofoob zijn, water afstotend. "In aanvulling, het oppervlak van micellen kan worden uitgerust met gerichte moleculen die in staat zijn om maligniteit te herkennen, " zei Argonne nanowetenschapper Elena Rozhkova, hoofdauteur van de studie.

Rozhkova en haar collega's hadden nog steeds een manier nodig om het cisplatine in de kern van de kankercel te krijgen nadat de micel eraan was gehecht. Om dit te doen, ze kapselden ook ijzeroxide nanodeeltjes in de micel samen met het cisplatine. Deze nanodeeltjes dienden als kleine "verwarmers" die werden aangezet door een aangelegd magnetisch veld, waardoor de micelcontainer instortte en het cisplatine vrijkwam.

Dit was niet de eerste keer dat wetenschappers toegepaste nanomagnetische warmtebronnen gebruikten als een manier om kankercellen aan te vallen, maar door de meer gerichte benadering van de micellen konden de onderzoekers een veel lagere hoeveelheid warmte en veel minder magnetisch materiaal gebruiken, daardoor riskeert u minder schade aan gezonde cellen.

Om de werking van de nanodeeltjes en cisplatine te zien terwijl de micel instortte, de onderzoekers gebruikten de Hard X-Ray Nanoprobe bij Argonne's Advanced Photon Source. "Normaal gesproken, het is moeilijk te zien hoe cisplatine wordt afgeleverd in organellen zoals de kern, maar met deze technologie kunnen we tegelijkertijd zien hoe de medicijnafgifte plaatsvindt, hoe de nanodeeltjes interageren met het celmembraan en de reactie van de cel, " zei Argonne nanowetenschapper Volker Rose.

De studie, getiteld "Efficiënte afgifte van pro-drugs van cisplatine gevisualiseerd met een resolutie van minder dan 100 nm:interfacing van technisch gevoelige magnetomicellen met een levend systeem, " verscheen online in het nummer van 6 juni van Geavanceerde materiaalinterfaces .