In een beweging die lijkt op het toevoegen van chemische wapens aan een brandbom, onderzoekers van Duke University hebben een methode bedacht om een ​​veelbelovende kankerbehandeling op nanoschaal nog dodelijker te maken voor tumoren.

Dankzij de uitvinding kan een extreem dunne laag hydrogels (denk aan contactlenzen) worden afgezet op het oppervlak van nanoschillen - deeltjes van ongeveer honderd nanometer breed die zijn ontworpen om infraroodlicht te absorberen en warmte te genereren. Bij verhitting, deze speciale hydrogels verliezen hun watergehalte en laten alle moleculen (zoals medicijnen) vrij die erin vastzitten.

Door de hydrogels op tumorverbrandende nanoschalen te deponeren en de nieuwe coating te laden met chemotherapeutische geneesmiddelen, een formidabele een-tweetje wordt gevormd.

De techniek wordt beschreven in een artikel dat in het tijdschrift is gepubliceerd ACS Biomaterialen Wetenschap &Techniek op 13 juli, 2015, dat werd gemarkeerd als een ACS Editor's Choice.

"Het idee is om tumorvernietigende warmtetherapie te combineren met gelokaliseerde medicijntoediening, zodat u hopelijk de meest effectieve behandeling kunt krijgen, " zei Jennifer West, de Fitzpatrick Family University Professor of Engineering aan Duke, die aanstellingen heeft in de biomedische technologie, werktuigbouwkunde en materiaalkunde, cellenbiologie, en chemie. "En van veel chemotherapeutische geneesmiddelen is aangetoond dat ze effectiever zijn in verwarmd weefsel, dus er is een potentiële synergie tussen de twee benaderingen."

De fotothermische therapie wordt al getest voor verschillende soorten kanker in klinische onderzoeken uitgevoerd door Nanospectra Biosciences, Inc., een bedrijf dat West oprichtte. De nanoshells zijn afgestemd om nabij-infrarood licht te absorberen, die onschadelijk door water en weefsel gaat. De nanoschillen, echter, snel genoeg opwarmen om cellen te vernietigen, maar alleen waar het licht schijnt.

Naast het nauwkeurig kunnen richten op specifieke locaties in het lichaam met het licht, de behandeling hangt ook af van het feit dat nanoschillen de neiging hebben zich op te hopen in een tumor als gevolg van lekkende vasculatuur.

"Maar je moet hun grootte onder ongeveer 500 nanometer houden, " zei West. "We moesten een nieuw proces bedenken om een ​​zeer dunne polymeercoating op het oppervlak van deze nanodeeltjes te creëren om ze onder die drempel te houden."

In de nieuwe studie West en promovendus Laura Strong laadden de nieuw gecoate nanoschillen met een krachtig chemotherapeutisch medicijn en leverden ze af aan tumorcellen in een laboratoriumomgeving. De behandeling werkte zoals gepland; de nanoschillen werden verhit en vernietigden de meeste tumorcellen terwijl ze de medicijnen vrijgaven, die de overlevenden opruimde. Het volledig uitroeien van elke kankercel is uiterst belangrijk, omdat de ontsnapping van zelfs een enkele cel die in staat is tot uitzaaiing, dodelijk kan blijken te zijn.

De volgende stap voor de nieuwe kankerbehandeling zijn testen bij levende dieren. Terwijl die experimenten aan de gang zijn, menselijke proeven zijn nog minstens een paar jaar verwijderd.

Maar de technologie hoeft niet beperkt te blijven tot kankertherapie.

"De hydrogels kunnen medicijnen net boven lichaamstemperatuur afgeven, dus je zou hier mogelijk naar kunnen kijken voor andere medicijntoedieningstoepassingen waarbij je niet per se het weefsel wilt vernietigen, " zei West. "Je zou een mildere opwarming kunnen doen en toch de medicijnafgifte activeren."