Eindeutig geformte magnetische Nanopartikel bieten einen Durchbruch in der Krebstherapie

Neue magnetische Nanopartikel in Form eines Würfels zwischen zwei Pyramiden stellen einen Durchbruch für die Behandlung von Ovarialtumoren und möglicherweise anderen Krebsarten dar, so die Forscher der Oregon State University, die sie entwickelt haben.

Die Wissenschaftler sagen, die Studie unterstreicht die Bedeutung der Form im magnetischen Nanopartikeldesign und dass die Ergebnisse möglicherweise Behandlungen revolutionieren, die Wärme verwenden, um Krebszellen zu beschädigen oder abzutöten.

Die Nanopartikel bestehen aus Eisenoxid und dotiert mit Kobalt. Doping bezieht sich auf das Hinzufügen von etwas als Mittel zur Anpassung von Eigenschaften.

Wenn sich die Partikel nach intravenöser Injektion in Krebsgewebe ansammeln, können sie schnell zu Temperaturen steigen, die Krebszellen schwächen oder zerstören.

Die in fortgeschrittene Funktionsmaterialien veröffentlichte Mausmodellstudie ist Teil der laufenden nanomedizinischen Forschung von Wissenschaftlern am OSU College of Pharmacy.

Nanopartikel sind so winzig wie ein Milliarden Meter, das aufgrund ihrer geringen Größe und ihres hohen Verhältnisses der Oberfläche zu Volumen spezielle Eigenschaften aufweist.

Magnetische Nanopartikel haben seit Jahren Antikrebspotential gezeigt, so die Wissenschaftler, aber derzeit kann eine magnetische Hyperthermie typischerweise nur für Patienten verwendet werden, deren Tumoren durch eine Injektionsnadel zugänglich sind – dh wenn die Partikel direkt in den Krebs injiziert werden können.

Mit derzeit verfügbaren magnetischen Nanopartikeln können die erforderlichen therapeutischen Temperaturen – über 44 Grad Celsius – nur durch Direktinjektion erreicht werden. Und diese Nanopartikel haben nur eine moderate Heizungseffizienz, was bedeutet, dass Sie eine hohe Konzentration im Tumor benötigen – höher als die systemische Verabreichung normalerweise -, um ausreichend Wärme zu erzeugen. „

Oleh Taratula, Professor für Pharmawissenschaften, Oregon State University

Taratula und Mitarbeiter der Oregon State, der Oregon Health & Science University und des Indian Institute of Technology Mandi verwendeten eine neuartige Wärme-Zersetzungsmethode-ein zweistufiges Prozess, das sie als Saatgut und Wachstum bezeichnen-, um Kobalt-dotierte Eisenoxid-Nanopartikel in einer kubischen Bipyramidenform zu machen. Ihr Papier ist der erste Bericht dieser Art von Nanopartikeln mit dieser spezifischen Form.

„Diese Nanopartikel weisen eine bemerkenswerte Fähigkeit auf, sich schnell zu erwärmen und die Temperaturen um 3,73 Grad Celsius pro Sekunde unter einem abwechselnden Magnetfeld zu erhöhen“, sagte Prem Singh, ein Postdoktorand am College of Pharmacy. „Das ist doppelt so hoch wie die Heizleistung unserer zuvor veröffentlichten Kobalt-dotierten Eisenoxid-Nanopartikel.“

Das bedeutet, dass ein Eierstockkrebspatient eine intravenöse Injektion erhalten könnte und dass ihr Tumor nach einer 30-minütigen, nicht-invasiven Magnetfeldsitzung aufhält. Kurze Behandlungssitzungen verbessern den Komfort und die Einhaltung des Patienten, so die Forscher.

Ein Krebs-Targeting-Peptid hilft den Nanopartikeln im Tumor, und da die Heizungseffizienz der Partikel so stark ist, kann die notwendige Konzentration von Nanopartikeln ohne hohe Dosierung erreicht werden, begrenzte Toxizität und Nebenwirkungen.

„Dies ist das erste Mal, dass systemisch injizierte Nanopartikel Tumoren über 50 ° C hinaus heizen, was die therapeutische Schwelle von 44 ° C für eine wirksame Behandlung in einer klinisch relevanten Dosis signifikant übertrifft“, sagte Olena Taratula, Associate Professor of Pharmaceutical Sciences an der OSU. „Es besteht jetzt ein großes Potenzial, die Anwendung von magnetischen Hyperthermie auf eine Vielzahl schwer zu erreichen, was die Behandlung vielseitiger und weit verbreiteter macht.“

Karthickraja Duraisamy im Oregon State, Constanzraitmayr, Shitaljit Sharma, Tetiana Korzun, Abraham Moses, Wladislav Grigoriev, Ananiya Demessie, Youngrong Park, Yoon, auch Babak Mamnoon und Ana Paula Mesquita Mesquita.

Das National Cancer Institute der National Institutes of Health und das Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development unterstützte diese Forschung.

Quellen: