Een magnetosoomachtige structuur met een hoge efficiëntie van tumorweefselpenetratie

In een studie gepubliceerd in PNASeen onderzoeksteam onder leiding van prof. Wang Junfeng van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen biomimetisch gesynthetiseerde zachte ferromagnetische nanodeeltjes met een hoge magnetische targeting en tumorweefselpenetratie op basis van het biomineralisatiemechanisme van een natuurlijk “biokompas” — magnetotactische bacteriën.

Gerichte afgifte van antitumormiddelen kan de werkzaamheid effectief verbeteren en de toxiciteit van geneesmiddelen minimaliseren. Vanwege de beperkingen van de complexiteit van de micro-omgeving van de tumor, is de gemiddelde efficiëntie van de tumortargeting van nanodrugs minder dan 1%, wat een van de knelpunten van tumortherapie vormt.

Dieren zoals duiven, schildpadden en hagedissen kunnen het aardmagnetisch veld gebruiken om te navigeren. De bacteriën kunnen, na het verkrijgen van ijzer uit de omgeving, gericht langs het magnetische veld in het geomagnetische of kunstmatige magnetische veld bewegen. De magnetosomen bieden een breed scala aan toepassingsmogelijkheden dankzij hun duidelijke voordelen op het gebied van magnetische eigenschappen, biocompatibiliteit en stabiliteit. Natuurlijke magnetosoomdeeltjes kunnen zich echter gemakkelijk ophopen en neerslaan in de externe omgeving, wat hun vermogen om het laesiegebied te penetreren en het potentiële gevaar van afzetting in bloedvaten belemmert.

In dit werk stelden de onderzoekers een nieuwe strategie voor voor biomimetische synthese van magnetosomen. Ze construeerden een magnetosoom-achtige nanoreactor en reconstrueerden de micro-omgeving van magnetosomen biomineralisatie van magnetotactische bacteriën in vitro.

“De magnetosoomachtige nanodeeltjes die met deze methode werden gesynthetiseerd, presteerden uitstekend,” zei Ma Kun, eerste auteur van de studie, “De DSPE-mPEG-gecoate magnetosoomachtige magnetische nanodeeltjes drongen het laesiegebied van een tumormuismodel binnen.”

Experimentele bevindingen tonen de verbetering met een orde van grootte aan in de targeting en penetreerbaarheid van biomimetische magnetosomen in tumorweefsels in vergelijking met andere magnetische nanodrugs.

Dit werk biedt niet alleen een efficiënte drager voor magnetische gerichte afgifte van nanodrugs, maar breidt ook een nieuw modelsysteem uit voor het bestuderen van het biomineralisatiemechanisme van magnetotactische bacteriën in vitro.