Innovatieve met medicijnen gevulde nanobellen, in staat om met succes in het lichaam te worden geactiveerd door röntgenstralen, zijn ontwikkeld door onderzoekers, de weg vrijmaakt voor een nieuwe reeks kankerbehandelingen voor patiënten.

De kleine bubbels, bekend als liposomen, worden vaak gebruikt in de farmacologie om medicijnen in te kapselen, waardoor ze effectiever zijn bij de behandeling van ziekten. Onderzoekers zijn nu in staat om deze liposomen te manipuleren om hun drugslading on-demand te lossen, eenmaal geactiveerd door standaard röntgenstralen. Eerste testen hebben aangetoond dat deze techniek zeer efficiënt is in het doden van darmkankercellen.

"De ontwikkeling en toepassing van verschillende ontwerpen van nanomaterialen voor medicijnafgifte is momenteel een belangrijk aandachtsgebied in de nanogeneeskunde, " zegt hoofdauteur van het onderzoek Dr. Wei Deng, Associate Investigator bij het ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) en wetenschapper aan Macquarie University toen het onderzoek werd uitgevoerd.

"Liposomen zijn al goed ingeburgerd als een uiterst effectief medicijnafgiftesysteem. Gemaakt van vergelijkbaar materiaal als celmembranen, deze 'bubbels' zijn relatief eenvoudig te bereiden, kan worden gevuld met geschikte medicijnen en vervolgens in specifieke delen van het lichaam worden geïnjecteerd. De kwestie echter is bij het beheersen van de tijdige afgifte van het medicijn uit het liposoom, " ze zegt.

"We hebben ervoor gezorgd dat de liposomen hun medicijnlading op precies het juiste moment en op precies de juiste plaats vrijgeven om de meest effectieve behandeling te garanderen. Een manier om dit te doen is om de ineenstorting van het liposoom teweeg te brengen wanneer en waar het nodig is Onze door röntgenstralen te activeren liposomen zorgen ervoor dat deze on-demand medicijnafgifte plaatsvindt, " zegt Dr. Wei Deng.

"De aanpak die we namen was om gouden nanodeeltjes en het fotogevoelige molecuul verteporfine in de wand van het liposoom in te bedden."

"De straling van de röntgenstraling zorgt ervoor dat de verteporfine reageert en zeer reactieve singlet-zuurstof produceert die vervolgens het liposomale membraan destabiliseert, waardoor het medicijn vrijkomt, " zegt Dr. Wei Deng.

"De gouden nanodeeltjes worden aan de mix toegevoegd terwijl ze de röntgenenergie concentreren. Dit verbetert de zuurstofgeneratie van het singlet en dus de snelheid van het uiteenvallen van het membraan", ze zegt.

Senior onderzoeker van het project aan Macquarie University en adjunct-directeur CNBP, Professor Ewa Goldys merkte het succes van de studie op bij het gebruik van het nieuwe liposoom om kankercellen met succes te doden, in een laboratoriumomgeving.

"Onze door röntgenstralen getriggerde liposomen waren geladen met het chemotherapiemedicijn, doxorubicine, die de kankercellen veel effectiever doodde dan zonder röntgenstraling, " zegt professor Goldys.

"Vervolgens hebben we onze liposomen getest om de effectiviteit tegen darmtumoren te bepalen. Tumoren die met onze liposomen werden behandeld, werden geleidelijk kleiner tijdens de testperiode van twee weken, wat een buitengewoon bemoedigend resultaat is."

"Momenteel radiotherapie waarbij röntgenstralen kankercellen doden, en chemotherapie, worden meestal afzonderlijk aan patiënten gegeven, " zegt prof Goldys.

"Onze methode maakt het mogelijk om beide behandelingen perfect te synchroniseren, zodat ze gelijktijdig kunnen worden gegeven. Dit maakt verbeterde therapeutische resultaten mogelijk met mogelijk verminderde doses medicijn en/of bestraling die nodig zijn vanwege deze buitengewoon nauwkeurige timing van medicijnafgifte."

Professor Goldys merkt op dat het team zal blijven werken aan het optimaliseren van de gemodificeerde liposomen met als doel over te gaan naar klinische proeven bij de mens, waarvoor verder toxicologisch werk nodig is, een opschaling van het productieproces van liposomen en de ontwikkeling van klinische protocollen die nodig zijn voor wettelijke goedkeuring.

Dit onderzoek werd gerapporteerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie met onderzoekers verbonden aan CNBP, Macquarie-universiteit, De Universiteit van Sydney, Het Royal North Shore-ziekenhuis, Het Kolling Instituut voor Medisch Onderzoek en de Sechenov Universiteit, Moskou. De röntgenstralingsexperimenten werden genereus ondersteund door Genesis Cancer Care NSW in het Macquarie University Hospital. Dr. Deng en Professor Goldys zijn nu aan de Universiteit van New South Wales, Sydney.