Uniek gevormde, snel verwarmende nanodeeltjes halt eierstoktumorgroei

Nieuwe magnetische nanodeeltjes in de vorm van een kubus ingeklemd tussen twee piramides vertegenwoordigen een doorbraak voor de behandeling van eierstoktumoren en mogelijk andere soorten kanker, volgens de onderzoekers van de Oregon State University die ze hebben ontwikkeld.

De wetenschappers zeggen dat de studie het belang van vorm in het ontwerp van magnetisch nanodeeltjes onderstreept en dat de bevindingen mogelijk een revolutie teweegbrengen in behandelingen die warmte gebruiken om kankercellen te beschadigen of te doden.

Gemaakt van ijzeroxide en gedoteerd met kobalt, vertonen de nanodeeltjes uitzonderlijke verwarmingsefficiëntie wanneer blootgesteld aan een afwisselend magnetisch veld. Doping verwijst naar het toevoegen van iets als een middel om kenmerken aan te passen.

Wanneer de deeltjes zich ophopen in kankerachtig weefsel na intraveneuze injectie, kunnen ze snel stijgen naar temperaturen die kankercellen verzwakken of vernietigen.

The Mouse Model Study, gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialenmaakt deel uit van voortdurend nanomedicine -onderzoek door wetenschappers aan het OSU College of Pharmacy.

Nanodeeltjes zijn stukjes van materie zo klein als een miljardste van een meter met speciale eigenschappen vanwege hun kleine grootte en hoge verhouding van oppervlakte tot volume.

Magnetische nanodeeltjes hebben al jaren een potentieel tegen kanker aangetoond, zeggen de wetenschappers, maar op dit moment kan magnetische hyperthermie meestal alleen worden gebruikt voor patiënten wiens tumoren toegankelijk zijn door een injectienaald – dat wil zeggen, als de deeltjes recht in de kanker kunnen worden geïnjecteerd.

“Met momenteel beschikbare magnetische nanodeeltjes kunnen de vereiste therapeutische temperaturen – Above 44 graden Celsius – alleen worden bereikt door directe injectie,” zei Oleh Taratula, professor in de farmaceutische wetenschappen.

“En die nanodeeltjes hebben slechts matige verwarmingsefficiëntie, wat betekent dat u een hoge concentratie ervan in de tumor nodig hebt – meer dan systemische toediening kan meestal bereiken – om voldoende warmte te genereren.”

Taratula en medewerkers van Oregon State, Oregon Health & Science University en het Indian Institute of Technology Mandi gebruikten een nieuwe thermische ontledingsmethode-een tweestapsproces dat ze zaad en groei noemen-om kobalt-gedoteerde ijzeroxide nanodeeltjes te maken in een kubieke bipyramidevorm. Hun paper is het eerste rapport van dat type nanodeeltjes met die specifieke vorm.

“Deze nanodeeltjes vertonen een opmerkelijk vermogen om snel op te warmen, waardoor de temperatuur met 3,73 graden Celsius per seconde wordt verhoogd onder een afwisselend magnetisch veld,” zei Prem Singh, een postdoctorale onderzoeker aan het College of Pharmacy. “Dat is het dubbele van de verwarmingsprestaties van onze eerder gepubliceerde kobalt-gedoteerde ijzeroxide nanodeeltjes.”

Dat betekent dat een ovariële kankerpatiënt een intraveneuze injectie kan krijgen en haar tumor stopt met groeien na een niet-invasieve magnetische veldsessie van 30 minuten. Korte behandelingssessies verbeteren het comfort en de naleving van de patiënt, merken de onderzoekers op.

Een door kanker gerichte peptide helpt de nanodeeltjes zich op te hopen in de tumor, en omdat de verwarmingsefficiëntie van de deeltjes zo sterk is, kan de noodzakelijke concentratie van nanodeeltjes worden bereikt zonder een hoge dosering, beperkende toxiciteit en bijwerkingen.

“Dit is de eerste keer dat systemisch geïnjecteerde nanodeeltjes is aangetoond dat ze tumoren boven 50 ° C verwarmen, wat de therapeutische drempel van 44 ° C aanzienlijk overtreft voor een effectieve behandeling bij een klinisch relevante dosis,” zei Olena Taratula, universitair hoofddocent farmaceutische wetenschappen bij OSU.

“Er is nu veel potentieel om de toepassing van magnetische hyperthermie op een verscheidenheid aan moeilijk te bereiken tumoren uit te breiden, waardoor de behandeling veelzijdig en veel wordt gebruikt.”