science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Aanzienlijke sprong voorwaarts in methode voor kankerbehandeling

Krediet:Pixabay/CC0 publiek domein

Technische Universiteit Eindhoven hoogleraar Jan C.M. van Hest heeft een doorbraak aangekondigd in niet-invasieve kankerbehandeling. Zijn Instituut voor Complexe Moleculaire Systemen werkte samen met verschillende Chinese onderzoeksinstellingen om een ​​nanotechnologie te testen die de nadelen van fotodynamische therapie aanpakt, een opkomende kankerbehandeling. Een paper waarin de succesvolle test van de methodologie wordt beschreven, is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

Fotodynamische therapie (PDT) is een niet-toxische, niet-chirurgische kankerbehandeling die in verschillende landen in opkomst is, met name in de VS en in China. Een patiënt wordt geïnjecteerd met een verbinding die fotosensibilisator wordt genoemd, die reageert op licht. Zodra de fotosensitizer zich in de buurt van tumorcellen bevindt, het wordt geactiveerd door een laser. De reactie creëert singlet zuurstof, die nabijgelegen cellen vernietigt. Door zich op de laser en de fotosensitizer te richten, kunnen ze tumorcellen vernietigen. PDT activeert ook indirect het immuunsysteem, die dan ook de kanker aanvalt.

Een gamechanger voor tumoren dicht bij de huid

PDT heeft het potentieel om een ​​game-changer te zijn voor de behandeling van borstkanker, prostaatkanker, lymfomen en andere tumoren dicht genoeg bij de huid voor de laser om te bereiken. Het heeft niet de bijwerkingen van chemo of de risico's van een operatie. Om goed te werken, echter, drie problemen moeten worden opgelost. Eerst, de fotosensitizer moet worden gericht om zich rond de tumor op te hopen. Tweede, de reactie heeft zuurstofmoleculen nodig om singletzuurstof te maken, en tumoren creëren een zuurstofarme omgeving. Derde, tumoren hebben een defensieve stof die singletzuurstof afbreekt.

Het team van biomedische ingenieurs van professor van Hest ontwierp een enkel nanodeeltje dat alle drie de problemen zou kunnen oplossen. Het is bedekt met polymeren die worden geactiveerd door de zure omgeving van de tumor om zich aan de tumor te hechten. De polymeren worden bij elkaar gehouden door de fotosensitizer, zowel als containervracht als sleutelvracht. Een katalase dat door het deeltje wordt gedragen, breekt waterstofperoxide uit de tumor af om een ​​overvloed aan zuurstof te produceren. In de tussentijd, een andere verbinding in het deeltje breekt de defensieve substantie af en, als leuk neveneffect, maakt mangaan vrij dat MRI-beeldvorming vergemakkelijkt.

"Het is een elegante oplossing waarbij elk onderdeel samenwerkt om de afweermechanismen van de tumor uit te schakelen. ", zegt professor van Hest. De componenten worden ofwel vernietigd in hun beoogde reactie of gemakkelijk uit het systeem gespoeld. Het beste van alles is dat de deeltjes zouden relatief gemakkelijk in massa kunnen worden geproduceerd. Voordat dat kon gebeuren, echter, het team moest hun theorie testen.

Succesvolle resultaten, maar verder testen nodig

Professor van Hest, die is verbonden aan de departementen Biomedical Engineering en Chemical Engineering and Chemistry, werkte met Ph.D. student en China Scholarship Council-collega Jianzhi Zhu om toezicht te houden op een team dat labs omvatte in de TU/e ​​Bio-organic Chemistry Group, Donghua-universiteit en Fudan-universiteit. De TU/e ​​gebruikt dit soort internationale samenwerking om voorop te blijven lopen in onderzoek. Aangevoerd in China door Donghua University Professor Xiangyang Shi, de proeven bewezen dat het deeltje effectief was in het aanpakken van de drie problemen met PDT.

Het team hoopt dat de succesvolle resultaten van hun proeven zullen leiden tot het verder testen van deze revolutionaire behandeling. Voordat het in menselijke proeven gaat, het zal moeten worden getest in complexere systemen op veiligheid en werkzaamheid. Ondertussen, het team onderzoekt een door licht aangedreven motorfunctie die het nanodeeltje dieper in de tumoren zou drijven, waar het effectiever kan zijn. Het is een opwindende mogelijkheid, omdat nanogeneeskunde en nanomotoren te vaak als aparte disciplines worden gezien.

Met de publicatie van hun paper in ACS Nano , het team kijkt uit naar verdere doorbraken in het gebruik van PDT en nanotechnologie om kanker effectief en veilig te behandelen.