Nanosystemen die 'theranostisch' zijn - ze combineren zowel therapeutische als diagnostische functies - bieden een opwindende nieuwe mogelijkheid voor het afleveren van medicijnen aan specifieke cellen en het identificeren van ziekteplaatsen. Bin Liu van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, en collega's van de Nationale Universiteit van Singapore, nanodeeltjes hebben gecreëerd met twee verschillende antikankerfuncties en een beeldvormende functie, allemaal op verzoek gestimuleerd door een enkele lichtbron. De nanodeeltjes bevatten ook de celgerichte eigenschap die essentieel is voor behandeling en beeldvorming op de juiste locaties.

Het systeem is opgebouwd rond een polymeer op basis van polyethyleenglycol dat een kleine peptidecomponent bevat waardoor het zich bij voorkeur aan specifieke celtypes kan binden. Het polymeer zelf dient als een fotosensibilisator die door licht kan worden gestimuleerd om reactieve zuurstofsoorten (ROS) vrij te maken. Het draagt ​​ook het chemotherapiedrug doxorubicine in de vorm van een prodrug.

De natuurlijke fluorescentie van het polymeer helpt bij de diagnose en monitoring van de therapie, omdat het laat zien waar nanodeeltjes zich hebben opgehoopt. De ROS gegenereerd door lichtstimulatie hebben een directe 'fotodynamische' therapeutische activiteit, die de beoogde cellen vernietigt. De ROS verbreken bovendien de link tussen het polymeer en de doxorubicine. Dus, kankercellen kunnen worden onderworpen aan een tweeledige aanval van de ROS-therapie en het chemotherapie-medicijn dat erin vrijkomt (zie afbeelding).

"Dit is het eerste nanoplatform dat on-demand en beeldgestuurde fotodynamische therapie en chemotherapie kan bieden met geactiveerde medicijnafgifte via één lichtschakelaar, " legt Liu uit, benadrukt het belang van het systeem.

De onderzoekers demonstreerden de kracht van hun platform door het toe te passen op een mengsel van gekweekte kankercellen, waarvan sommige een oppervlakte-eiwit tot overexpressie brachten dat zou kunnen binden aan het targeting-peptide op de nanodeeltjes. Fluorescentiebeeldvorming gaf aan dat de nanodeeltjes werden opgenomen door de doelcellen en dat ROS en doxorubicine in deze cellen werden afgegeven - allemaal op significant hogere niveaus dan in cellen die als controles werden gebruikt. Het doxorubicine dat vrijkwam in het celcytoplasma ging gemakkelijk de kern binnen - de plaats van activiteit. Cruciaal, de gecombineerde therapie had een groter cytotoxisch effect dan enige therapie alleen.

"Het witte licht dat in dit werk wordt gebruikt, dringt niet voldoende door in het weefsel voor in vivo toepassingen, "Lou legt uit, "maar we proberen nu bijna-infrarood laserlicht te gebruiken om de weefselpenetratie te verbeteren en op weg te gaan naar on-demand kankertherapie." Ze stelt ook voor dat met een paar aanpassingen, het systeem kan geschikt zijn voor de diagnose en behandeling van andere pathologische processen, waaronder ontsteking en HIV-infectie.