Met medicijnen gecoate ijzeren nanodraden die met behulp van een extern magnetisch veld naar de plaats van een tumor kunnen worden geleid voordat een driestaps kankerdodend mechanisme wordt geactiveerd, kunnen een effectieve optie zijn voor kankertherapie.

Mede ontwikkeld door KAUST-onderzoekers, deze nanodraden geven hun medicijnlading vrij in kankercellen, terwijl ook gaten in het celmembraan worden geponst en een explosie van warmte wordt afgegeven. Terwijl de combinatietherapie de dood van kankercellen maximaliseert, het zeer gerichte karakter ervan zou bijwerkingen moeten minimaliseren.

IJzer was het voor de hand liggende materiaal om de nanodraden te maken, zegt Jurgen Kosel, die de groep leidt bij KAUST, waaronder Jasmeen Merzaban en Boon Ooi, en die samen met onderzoekers van CIC biomaGUNE in San Sebastian het werk leidde, Spanje.

De eerste overweging is veiligheid. "Ijzer, in moleculaire vorm, is een inheems materiaal in ons lichaam, essentieel voor zuurstoftransport, " legt Kosel uit. De nanodraden bestaan ​​uit een ijzeren kern, bedekt met een ijzeroxide schaal. "Op ijzeroxide gebaseerde nanomaterialen zijn goedgekeurd door regelgevende instanties voor gebruik bij magnetische resonantiebeeldvorming en als voedingssupplement in geval van voedingstekorten, " hij zegt.

Naast hun biocompatibiliteit, de magnetische eigenschappen van op ijzer gebaseerde materialen zijn een belangrijk voordeel. "Met behulp van onschadelijke magnetische velden, we kunnen ze vervoeren; concentreer ze in het gewenste gebied; draaien of laten trillen, zoals we deden in deze studie; en zelfs detecteren door middel van magnetische resonantie beeldvorming, " zegt Aldo Martínez-Banderas, een lid van Kosel's team. Het toepassen van magnetische velden met een laag vermogen, het team schudde de nanodraden op een manier die het membraan van doelcellen opende, celdood veroorzaken.

Het extra voordeel is dat kern-schil nanodraden sterk nabij-infrarood licht absorberen, opwarmen terwijl ze dat doen. Omdat licht op deze golflengte tot ver in het lichaam kan doordringen, de nanodraden kunnen worden verwarmd met behulp van lasers die op de tumorplaats zijn gericht. "De core-shell nanodraden vertoonden een extreem hoge fotothermische conversie-efficiëntie van meer dan 80 procent, wat zich vertaalde in een grote intracellulaire warmtedosis, ', zegt Martínez-Banderas.

Eindelijk, het antikankergeneesmiddel doxorubicine werd via pH-gevoelige linkers aan de nanodraden bevestigd. Omdat de tumoromgeving doorgaans zuurder is dan gezond weefsel, de linker wordt selectief afgebroken in of nabij tumorcellen, het medicijn vrijgeven waar het nodig is. "De combinatie van behandeling resulteerde in bijna volledige ablatie van kankercellen en was effectiever dan individuele behandelingen of het middel tegen kanker alleen, ', zegt Martínez-Banderas.

"Bij elkaar genomen, de mogelijkheden van op ijzer gebaseerde nanomaterialen maken ze veelbelovend voor de creatie van biomedische nanorobots, die een revolutie teweeg kunnen brengen in de gezondheidszorg, " voegt Kosel toe. "Hoewel dit misschien futuristisch lijkt, de ontwikkelingen zijn goed op weg."