Bacteriën-versterkte grafeenoxide nanodeeltjes bieden drievoudige actietumoruitroeiing

Moderne kankerbehandelingen zijn verder geëvolueerd dan traditionele chemotherapie met gerichte benaderingen zoals immunotherapie, radiotherapie en fotothermische therapie. Grafeenoxide (GO), bekend om zijn biocompatibiliteit, hoge fotothermische conversie-efficiëntie en groot oppervlak, is naar voren gekomen als een veelbelovend materiaal voor zowel medicijnafgifte als thermische tumorvernietiging. De klinische toepassing blijft echter beperkt vanwege uitdagingen in dispergeerbaarheid en grootschalige productie.

Om deze beperkingen te overwinnen, hebben professor Eijiro Miyako en zijn onderzoeksteam van het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) een nieuwe Go -nanocomposiet ontwikkeld die is verbeterd met bacteriële componenten. De papier werd online beschikbaar gesteld op 21 maart 2025, in het tijdschrift Koolstof.

De studie benadrukt hoe bacteriële eigenschappen de effectiviteit van GO bij kankertherapie verbeteren. Bepaalde bacteriën stimuleren op natuurlijke wijze immuunresponsen en verbeteren de dispergeerbaarheid van GO vanwege hun amfifiele cellulaire componenten.

Met behulp van dit concept ontwierpen de onderzoekers een GO-gebaseerd nanocomposiet dat Cutibacterium ACNES (CA) bacteriële componenten bevatte en het chemotherapie-medicijncamptothecine (CPT). Deze nanodeeltjes richten tumoren uit door een drieledig mechanisme: bacteriële componenten activeren het immuunsysteem, CPT levert gelokaliseerde chemotherapie en vergemakkelijkt de fotothermische therapie.

“CPT levert gelokaliseerde chemotherapie, GO intensiveert op warmtebaseerde tumorvernietiging en CA-componenten activeren immuunafweer. Samen bieden deze effecten een veelbelovende behandeling van kanker”, legt Dr. Miyako uit.

De nanocomposieten werden bereid door een mengsel van GO, CA -bacteriële componenten en CPT te soniceren in een celkweekmedium. De resulterende deeltjes, gemiddeld 53 nm groot, werden gestabiliseerd door een bacteriële coating, waardoor hun dispergeerbaarheid en biologische compatibiliteit werd verbeterd.

Wanneer geïnjecteerd in muizen met colorectale kanker, verzamelden de nanodeeltjes zich bij voorkeur in tumoren terwijl andere organen worden gespaard vanwege het verbeterde permeabiliteit en het retentie -effect. Zelfs zonder laseractivering onderdrukten ze effectief tumorgroei door gebruik te maken van de gecombineerde effecten van chemotherapie en immuunactivering.

Verdere verbetering van de effectiviteit van de behandeling, de onderzoekers hebben vijf minuten een laser met een laag vermogen (0,8 W) toegepast, waardoor de tumoren worden verwarmd op 50 ° C-genoeg om kankercellen te vernietigen zonder gezond weefsel te schaden. Na vijf laserbehandelingen vertoonden de muizen volledige tumoruitroeiing en volledig herstel.

Analyse met qPCR bevestigde dat immuuncellen, waaronder T -cellen, B -cellen, neutrofielen, macrofagen en natuurlijke killercellen, werden geactiveerd, wat een sterke immuunrespons vertoonde aangedreven door CA -componenten.

In tegenstelling tot conventionele GO-modificatiemethoden, die complexe chemische verwerking inhouden, biedt deze op bacteriële gebaseerde benadering een kosteneffectief en schaalbaar alternatief. “Kanker is een zeer progressieve en complexe ziekte, die een multidimensionale benadering vereist om het te bestrijden”, zegt Dr. Miyako. “De voorgestelde aanpak is kosteneffectief, vereist minimale bronnen, zoals bacteriële kweekmedia, en is gemakkelijk schaalbaar voor massaproductie via een eenvoudig sonicatieproces met één stap.”

Deze studie presenteert een veelbelovende strategie voor het verbeteren van GO-gebaseerde kankertherapieën, wat een eenvoudige en schaalbare methode biedt voor het ontwikkelen van multifunctionele nanodeeltjes met krachtige anti-kankereffecten.