Trackable en geleide ‘nanomissiles’ brengen kankerbestrijdende medicatie rechtstreeks naar de tumor

Grafisch abstract. Credit: Colloïden en oppervlakken B: Bio-interfaces (2021). DOI: 10.1016 / j.colsurfb.2021.111576

Onderzoekers van Skoltech en hun collega’s van Hadassah Medical Center hebben hybride nanogestructureerde deeltjes ontwikkeld die magnetisch naar de tumor kunnen worden geleid, gevolgd door hun fluorescentie en kunnen worden aangespoord om het medicijn op verzoek af te geven door middel van echografie. Deze technologie kan helpen om chemotherapie bij kanker gerichter te maken. Het artikel is in het tijdschrift gepubliceerd Colloïden en oppervlakken B: Bio-interfaces​

De huidige behandelingen voor kanker omvatten chemotherapie, immunotherapie, bestraling en chirurgie, maar deze zijn vaak niet selectief genoeg om alleen de tumor te richten en niet de gezonde weefsels eromheen. Ze zijn ook zeer giftig voor het hele organisme, waardoor therapie moeilijk te verdragen is voor de patiënt. Een oplossing voor deze problemen is de zogenaamde focale therapie, en specifiek het afleveren van medicijnen aan de tumor in nanodeeltjes, waarvoor verschillende biocompatibele materialen zijn onderzocht. Die technologie kan ook worden gebruikt voor diagnostische doeleinden, ter verbetering van medische beeldvorming.

Het Skoltech-team, geleid door professor Dmitry Gorin van het Center for Photonics and Quantum Materials en professor Timofei Zatsepin van het Center for Life Sciences, ontwikkelde multifunctionele nanogestructureerde deeltjes met magnetische nanodeeltjes, fluorescerende Cy5- of Cy7-kleurstoffen en het medicijn doxorubicine. MRI-beeldvorming werd uitgevoerd door Dr. Kirill Petrov van het Hadassah Medical Center. Dynamische lichtverstrooiing, fluorescerende tomografie en histologische onderzoeken werden uitgevoerd met behulp van de apparatuur van de Bioimaging and Spectroscopy Core Facility van het Skolkovo Institute of Science and Technology.

Deze kleine capsules kunnen magnetisch naar de specifieke plaatsen van de tumor worden geleid, bieden een goed contrast bij MRI met hoge resolutie, opto-akoestische en fluorescerende beeldvorming en kunnen worden geactiveerd om het medicijn met echografie af te geven. Multicomponent-capsules maken multifunctionaliteit van de capsules mogelijk: multimodaliteit voor beeldvorming (fluorescerend, opto-akoestisch, MRI), vrijgave op afstand (gefocusseerde echografie) en navigatie (magnetische veldgradiënt).

“Dragers van medicijnafgifte werden bereid door een combinatie van twee methoden. De eerste was voorgesteld door de co-auteurs van dit artikel eerder en heet freezing induced method (FIL). Deze methode is met succes toegepast voor het laden van vateriet submicrondeeltjes door anorganische nanodeeltjes, proteïnen, laagmoleculaire geneesmiddelen enz. De vaterietdeeltjes dienden als sjablonen voor dragers voor medicijnafgifte en werden verwijderd na vorming van een polymere omhulling. De tweede methode is laag voor laag assemblage die is gebruikt voor de vorming van biologisch afbreekbare polymeren ‘, legt Gorin uit.

Het team gebruikte in vitro experimenten en in vivo dierstudies om aan te tonen dat de methode functioneel is: ze waren in staat om verhoogde gerichte afgifte van doxorubicine in de lever aan te tonen na echogemedieerde afgifte.

“Deze technologie zou preklinische studies moeten doorstaan ​​waarbij diermodellen worden gebruikt om de therapeutische efficiëntie en veiligheid van een dergelijk medicijnafgiftesysteem te evalueren. Het zal de volgende stap zijn in ons onderzoek”, merkt Zatsepin op.