(Phys.org)—Een doeltherapie in kankeronderzoek is om de tumor te verstikken. Cellen hebben zuurstof nodig om te overleven, dus hebben onderzoekers zich gericht op methoden om de bloedtoevoer naar de tumor af te sluiten. Er is zeer weinig onderzoek gedaan naar de directe verwijdering van zuurstof in de tumor.

Hiertoe, een groep onderzoekers van het Shanghai Institute of Ceramics, De Chinese Academie van Wetenschappen en de East China Normal University hebben een deoxygeneringsmiddel ontwikkeld met behulp van polyvinylpyrrolidon gemodificeerd Mg ₂ Si nanodeeltjes. Dit middel is pH-gevoelig, verbruikt efficiënt zuurstof, en een van de producten van zuurstofconsumptie vormt ook aggregaten die mogelijk bloedvaten zouden kunnen blokkeren. Voorlopige muisstudies tonen tumorhypoxie en goede biocompatibiliteit aan. Hun werk verschijnt in Natuur Nanotechnologie .

Er zijn verschillende belangrijke eigenschappen voor een goed middel dat tumoren verhongert. Voor een, het middel moet biocompatibel zijn, wat het gebruik van zware metalen voor zuurstofabsorptie tenietdoet. Aanvullend, het middel moet efficiënt zijn in het deoxygeneren en dienen als een zuurstofvanger op lange termijn, inclusief het voorkomen van heroxygenatie van zuurstofarme tumoren door onbeschadigde bloedvaten. En, zoals gewoonlijk, elke kankerbehandeling moet gericht zijn op tumoren zonder gezond weefsel te beschadigen, en het middel moet gemakkelijk met een spuit kunnen worden geïnjecteerd.

In het huidige onderzoek is Zhang et al. ontwikkeld polyvinylpyrrolidine (PVP)-gemodificeerd Mg ₂ Si-nanodeeltjes die verschillende eigenschappen hebben voor een goed middel dat tumoren verhongert. belangrijk, de belangrijkste componenten, magnesium, siliciumdioxide, en water zijn biocompatibel. Aanvullend, het reactiemechanisme vormt een zeer reactieve O ₂ aaseter, SiH ₄ , die dient om deze nanodeeltjes zeer efficiënt te maken bij het wegvangen van zuurstof.

Om injecteerbare nanodeeltjes te maken, Zhang et al. ontwikkelde een zichzelf voortplantende synthese bij hoge temperatuur in een zuurstof-argonatmosfeer. Hierdoor blijven de nanodeeltjes gedispergeerd in de vloeistof, in plaats van clusters te vormen, zodat ze in het weefsel kunnen worden geïnjecteerd. Deze synthese maakt gebruik van de vorming van MgO-bijproduct dat de continue vorming van Mg . stopt ₂ Si aggregaten.

Een deel van het reactiemechanisme omvat de vorming van Si ^4- , die zeer gevoelig is voor zuur. Dit is belangrijk omdat de tumoromgeving de neiging heeft zuur te zijn in vergelijking met normaal weefsel (pH ~ 6,4), en pH-gevoeligheid kan helpen bij weefselspecificiteit. Om de pH-gevoeligheid van hun deoxygeneringsmiddel te onderzoeken, Zhang et al. plaatsten hun nanodeeltjes in een dialysezak, die vervolgens werden ondergedompeld in bufferoplossingen met verschillende pH-waarden in gesloten buizen. In zure omstandigheden, de nanodeeltjes hebben het zuurstofgehalte onomkeerbaar verlaagd, maar waren niet reactief in neutrale pH. Verder, SiO ₂ in situ gevormde aggregaten die dienden om een ​​gesimuleerd capillair te blokkeren.

Aanvullende studies hebben aangetoond dat de MgSi ₂ nanodeeltjes vertoonden zeer weinig cytotoxiciteit totdat ze de zure omgeving van de kankercel tegenkwamen. Met behulp van MCF-7 menselijke borstadenocarcinoomcellen, Zhang et al. merkte op dat de combinatie van zuur en nanodeeltjes leidde tot celefficiënte hypoxie. Verder, celproliferatie nam af, wat waarschijnlijk te wijten is aan mitochondriale schade door deoxygenatie.

In vivo studies met bilaterale 4T1 xenotumor-dragende muizen toonden aan dat Mg ₂ Si-nanodeeltjes dienden als efficiënte deoxygenatiemiddelen. Elke muis werd geïnjecteerd met het deoxygenatiemiddel van nanodeeltjes in de rechter tumor en met zoutoplossing als controle in de linker tumor. Metingen van bloedzuurstofverzadigingsniveaus na tien minuten toonden weinig verandering in de controletumor en een drastische vermindering van zuurstof in de testtumor. De zuurstofreductie duurde drie uur in de geteste tumor totdat testen op zowel de hemoglobinegebonden zuurstof als de bloedzuurstof een volledige uitputting in de tumor aantoonden. Opmerkelijk, PET/CT-beelden laten zien dat hypoxie optrad in de tumor en niet in de omliggende weefsels.

Aanvullende waarnemingen van de in vivo studie toonden aan dat de tumoren die Mg . kregen ₂ Si-nanodeeltjes vertoonden een langzamere groeisnelheid in vergelijking met controles en na vierentwintig uur, hoewel de celproliferatie niet zo significant werd vertraagd als in de in vitro-onderzoeken. Deze cellen vertoonden tekenen van fibrose, necrose, en apoptose. Aanvullend, magnesium werd snel uit het lichaam verwijderd, terwijl silicium uiteindelijk werd geëlimineerd.

Algemeen, dit onderzoek biedt een overtuigend proof-of-concept voor het gebruik van PVP-gemodificeerd Mg ₂ Si-nanodeeltjes als potentiële kandidaten voor gebruik als een op tumoren gericht deoxygenerend middel. De auteurs wijzen erop dat toekomstig onderzoek het onderzoeken van oppervlaktemodificaties van de nanodeeltjes zou omvatten om de tijdsduur aan te passen die de nanodeeltjes door de bloedbaan kunnen reizen.

© 2017 Fys.org