De meeste tumoren bevatten gebieden met een lage zuurstofconcentratie waar kankertherapieën gebaseerd op de werking van reactieve zuurstofsoorten niet effectief zijn. Nutsvoorzieningen, Amerikaanse wetenschappers hebben een hybride nanomateriaal ontwikkeld dat bij thermische activering een voorloper van vrije radicalen vrijgeeft in tumorcellen. Zoals ze rapporteren in het journaal Angewandte Chemie , de vrije radicalen vernietigen de celcomponenten, zelfs in zuurstofarme omstandigheden, apoptose veroorzaken. Levering, uitgave, en de werking van het hybride materiaal kan nauwkeurig worden gecontroleerd.

Veel gevestigde kankerbehandelingsschema's zijn gebaseerd op het genereren van reactieve zuurstofsoorten (ROS), die apoptose induceren voor de tumorcellen. Echter, dit mechanisme werkt alleen in aanwezigheid van zuurstof, en hypoxische (zuurstofarme) regio's in het tumorweefsel overleven vaak de op ROS gebaseerde behandeling. Daarom, Younan Xia aan het Georgia Institute of Technology en Emory University, Atlanta, VS, en zijn team hebben een strategie ontwikkeld om een ​​radicaal-genererende prodrug te leveren en vrij te geven die, bij activering, beschadigt cellen door een ROS-type radicaalmechanisme, maar zonder dat er zuurstof nodig is.

De auteurs legden uit dat ze zich tot de polymerisatiechemie moesten wenden om een ​​verbinding te vinden die voldoende radicalen produceert. Daar, de azoverbinding AIPH is een bekende polymerisatie-initiator. Bij medicinale toepassingen, het genereert vrije alkylradicalen die DNA-schade en lipide- en eiwitperoxidatie in cellen veroorzaken, zelfs onder hypoxische omstandigheden. Echter, de AIPH moet veilig worden afgeleverd bij de cellen in het weefsel. Dus, de wetenschappers gebruikten nanokooien, waarvan de holtes gevuld waren met laurinezuur, een zogenaamd phase-change material (PCM) dat als drager voor AIPH kan dienen. Eenmaal in het doelweefsel, bestraling door een nabij-infrarood laser verwarmt de nanokooien, waardoor de PCM smelt en de afgifte en ontbinding van AIPH wordt geactiveerd.

Dit concept werkte goed, zoals het team heeft aangetoond met een verscheidenheid aan experimenten op verschillende celtypen en componenten. Rode bloedcellen ondergingen een uitgesproken hemolyse. Longkankercellen namen de nanodeeltjes op en werden ernstig beschadigd door de geactiveerde afgifte van de radicale starter. Actinefilamenten trokken zich terug en condenseerden na de behandeling. En de longkankercellen vertoonden een significante remming van hun groeisnelheid, onafhankelijk van de zuurstofconcentratie.

Hoewel de auteurs toegeven dat "de werkzaamheid nog moet worden verbeterd door de betrokken componenten en omstandigheden te optimaliseren, " ze hebben de effectiviteit van hun hybride systeem aangetoond bij het doden van cellen, ook op plaatsen waar het zuurstofgehalte laag is. Deze strategie kan zeer relevant zijn in de nanogeneeskunde, kanker theranostica, en in alle toepassingen waar gerichte levering en gecontroleerde afgifte met uitstekende ruimtelijke/temporele resoluties gewenst is.