Recente inspanningen tussen de Universiteit van Maryland (UMD) en het in Bethesda gevestigde Weinberg Medical Physics LLC (WMP) hebben geleid tot een nieuwe techniek om medicijndragende deeltjes magnetisch af te leveren aan moeilijk bereikbare doelen. De methode heeft het potentieel om de manier waarop diepe weefseltumoren en andere ziekten worden behandeld te transformeren.

UMD Fischell Department of Bioengineering (BioE) alumnus Dr. Aleksandar Nacev en BioE en Professor Benjamin Shapiro van het Institute for Systems Research werken samen met WMP om snel gepulseerde magnetische velden te benutten om nanotherapeutische magnetische deeltjes op diepe doelen te concentreren.

Voor jaren, onderzoekers hebben gewerkt met magnetische nanodeeltjes geladen met therapieën - zoals medicijnen of genen - om niet-invasieve technieken te ontwikkelen om therapieën en diagnostiek naar doelen in het lichaam te leiden. Onderzoek naar magnetische nanodeeltjes kreeg in oktober media-aandacht, toen Google X (Google's innovatielab dat zich toelegt op het bevorderen van belangrijke technologische vooruitgang) zijn interesse aankondigde in het gebruik van magnetische nanodeeltjes voor diagnostische toepassingen.

In plaats van chirurgie of systemisch toegediende behandelingen, zoals chemotherapie, het gebruik van magnetische deeltjes als medicijndragers zou clinici mogelijk in staat kunnen stellen externe elektromagneten te gebruiken om de therapie te richten op de precieze locaties van een ziekte binnen een patiënt. Echter, tot nu, deeltjes kunnen alleen worden aangetrokken door een magneet, en kon dus niet worden geconcentreerd op punten weg van het magneetvlak. Als resultaat, in eerdere klinische onderzoeken waren magneten die buiten het lichaam werden gehouden, alleen in staat om de behandeling te concentreren op doelen op of net onder het huidoppervlak.

"Wat we experimenteel hebben aangetoond, is dat we door gebruik te maken van de fysica van nanostaafjes, snelle gepulseerde magnetische velden kunnen gebruiken om de deeltjes te focussen op een diep doel tussen de magneten, ' zei Shapiro.

Dankzij deze gepulseerde magnetische velden kon het team het gebruikelijke gedrag van magnetische nanodeeltjes omkeren. In plaats van een magneet die de deeltjes aantrekt, ze toonden aan dat een initiële magnetische puls de staafvormige deeltjes kan oriënteren zonder eraan te trekken, en dan kan een volgende puls de deeltjes duwen voordat de deeltjes zich kunnen heroriënteren. Door de pulsen achter elkaar te herhalen, de deeltjes werden gefocust op locaties diep tussen de elektromagneten.

"De heilige graal van het richten op magnetische medicijnen is de droom om magneten buiten het lichaam te gebruiken om medicamenteuze therapie op minimaal invasieve wijze overal in het lichaam te richten, bijvoorbeeld, op inoperabele diepe tumoren of op delen van de hersenen die door een trauma zijn beschadigd, vasculaire of degeneratieve ziekten, " zei Dr. Irving Weinberg, een praktiserend arts en de voorzitter van WMP. "We hebben aangetoond dat snelle pulsen van externe elektromagnetische velden dit doel kunnen bereiken."

De studie, deze week gepubliceerd in Nano-letters onder de titel "Dynamische inversie maakt het mogelijk dat externe magneten ferromagnetische staven concentreren op een centraal doel, " laat zien dat, met geschikte externe magnetische pulsen, ferromagnetische deeltjes die medicijnen of moleculen dragen, kunnen worden geconcentreerd op willekeurige diepe locaties tussen magneten. Nacev, Weinberg, Shapiro en hun collega-onderzoekers werken nu om deze methode in vivo te demonstreren om het therapeutisch potentieel te bewijzen, in een project gefinancierd door het Small Business Innovation Research-programma van het National Cancer Institute (NCI) en gepresenteerd op de door NCI gesponsorde Investor Conference in San Francisco. Aanvullend, het onderzoeksteam heeft onlangs IronFocus Medical gelanceerd, Inc., een startend bedrijf opgericht om hun uitvinding te commercialiseren. Meer informatie over IronFocus Medical, Inc. is online beschikbaar op www.ironfocusmedical.com.

"Deze technologie zou een nieuwe therapeutische modaliteit mogelijk kunnen maken die de ruimtelijke precisie van traditionele beeldgestuurde straling combineert met de biochemische specificiteit van moleculaire geneeskunde, " zei Dr. John R. Adler, Vice President en Chief of New Clinical Applications voor Varian Medical Systems.