Ingenieurs van de Washington University in St. Louis hebben een manier gevonden om te voorkomen dat een kankergezwel groeit door nanodeeltjes van het hoofdbestanddeel in gewone maagzuurremmers te gebruiken.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Avik Som, een MD/PhD-student, en Samuël Achilefu, doctoraat, hoogleraar radiologie en biochemie en moleculaire biofysica aan de School of Medicine en biomedische technologie aan de School of Engineering &Applied Science, in samenwerking met twee labs in de School of Engineering &Applied Science, gebruikte twee nieuwe methoden om nanodeeltjes te maken van calciumcarbonaat die intraveneus werden geïnjecteerd in een muismodel om solide tumoren te behandelen. De verbinding veranderde de pH van de tumoromgeving, van zuur naar meer alkalisch, en zorgde ervoor dat de kanker niet groeide.

Met dit werk, onderzoekers toonden voor het eerst aan dat ze de pH in solide tumoren kunnen moduleren met behulp van opzettelijk ontworpen nanodeeltjes. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs online gepubliceerd in nanoschaal .

"Kanker is dodelijk door uitzaaiingen, " zei Sem, die naast een medische graad werkt aan een doctoraat in de biomedische technologie. "De pH van een tumor is sterk gecorreleerd met metastase. Om een ​​kankercel uit de extracellulaire matrix te krijgen, of de cellen eromheen, een van de methoden die het gebruikt, is een verlaagde pH. "De onderzoekers gingen op zoek naar nieuwe benaderingen om de pH van de tumor te verhogen en deden dit alleen in de tumoromgeving. In water, de pH in calciumcarbonaat stijgt tot wel 9. Maar wanneer het in het lichaam wordt geïnjecteerd, het team ontdekte dat calciumcarbonaat de pH alleen verhoogt tot 7,4, de normale pH in het menselijk lichaam. Echter, werken met calciumcarbonaat bracht enkele uitdagingen met zich mee.

"Calciumcarbonaat houdt niet van klein zijn, "Zei Som. "Calciumcarbonaatkristallen zijn normaal 10 tot 1, 000 keer groter dan een ideaal nanodeeltje voor kankertherapie. Daarbovenop, calciumcarbonaat in water zal constant proberen te groeien, als stalactieten en stalagmieten in een grot."

Om dit probleem op te lossen, Som werkte samen met andere onderzoekers van de School of Engineering &Applied Science om twee unieke oplossingen te creëren. Samenwerken met onderzoekers in het lab van Pratim Biswas, doctoraat, de Lucy &Stanley Lopata Professor en voorzitter van de afdeling Energie, Milieu &Chemische Technologie, ze ontwikkelden een methode met behulp van diffusie op basis van polyethyleenglycol om calciumcarbonaat van 20 en 300 nanometer te synthetiseren.

Werken met Srikanth Singamaneni, doctoraat, assistent-professor materiaalkunde, ze ontwikkelden een andere methode om calciumcarbonaat ter grootte van 100 nanometer te maken door voort te bouwen op een methode die bekend staat als door ethanol ondersteunde diffusie. Door gebruik te maken van de complementaire expertise van de verschillende laboratoria, de onderzoekers ontwikkelden een oplosmiddel gemaakt van albumine om te voorkomen dat de calciumcarbonaat nanodeeltjes groeien, waardoor ze intraveneus in het lichaam kunnen worden geïnjecteerd.

Algemeen, nanodeeltjes zijn gemaakt met goud en zilver. Echter, noch zijn aanwezig in het menselijk lichaam, en er zijn zorgen dat ze zich ophopen in het lichaam.

"Calcium en carbonaat worden beide zwaar in het lichaam aangetroffen, en ze zijn over het algemeen niet giftig, "Zei Som. "Als calciumcarbonaat oplost, het carbonaat wordt koolstofdioxide en komt vrij via de longen, en calcium wordt vaak in de botten opgenomen."

Som en het team injecteerden de calciumcarbonaat-nanodeeltjes dagelijks in het muisfibrosarcoommodel, waardoor de tumor niet kon groeien. Echter, toen ze stopten met het injecteren van de nanodeeltjes, het begon weer te groeien.

Vooruit gaan, de onderzoekers zijn van plan om de optimale dosis te bepalen om metastase te voorkomen, de targeting op tumoren te verbeteren en te bepalen of het kan worden gebruikt met geneesmiddelen voor chemotherapie.