Unikt formede magnetiske nanopartikler gir et gjennombrudd innen kreftbehandling

Unikt formede magnetiske nanopartikler gir et gjennombrudd innen kreftbehandling

Nye magnetiske nanopartikler formet som en kube mellom to pyramider representerer et gjennombrudd for behandling av eggstoksvulster og muligens andre kreftformer, ifølge forskere fra Oregon State University som utviklet dem.

Forskerne sier at studien fremhever viktigheten av form i magnetisk nanopartikkeldesign og at resultatene kan revolusjonere behandlinger som bruker varme til å skade eller drepe kreftceller.

Nanopartikler er laget av jernoksid og dopet med kobolt. Doping refererer til å legge til noe som et middel til å justere egenskaper.

Når partiklene samler seg i kreftvev etter intravenøs injeksjon, kan de raskt stige til temperaturer som svekker eller ødelegger kreftceller.

Musemodellstudien, publisert i avanserte funksjonelle materialer, er en del av pågående nanomedisinsk forskning utført av forskere ved OSU College of Pharmacy.

Nanopartikler er så små som en milliard meter, som har spesielle egenskaper på grunn av deres lille størrelse og høye forhold mellom overflateareal og volum.

Magnetiske nanopartikler har vist antikreftpotensial i årevis, sa forskerne, men for øyeblikket kan magnetisk hypertermi vanligvis bare brukes til pasienter hvis svulster er tilgjengelige gjennom en hypodermisk nål - det vil si hvis partiklene kan injiseres direkte inn i kreften.

Med for tiden tilgjengelige magnetiske nanopartikler kan de nødvendige terapeutiske temperaturene – over 44 grader Celsius – bare oppnås gjennom direkte injeksjon. Og disse nanopartikler har bare moderat oppvarmingseffektivitet, noe som betyr at de trenger en høy konsentrasjon i svulsten - høyere enn systemisk administrering normalt - for å generere nok varme. "

Oleh Taratula, professor i farmasøytiske vitenskaper, Oregon State University

Taratula og samarbeidspartnere ved Oregon State, Oregon Health & Science University og Indian Institute of Technology Mandi brukte en ny varmenedbrytningsmetode – en to-trinns prosess de kaller seeding og vekst – for å lage koboltdopede jernoksidnanopartikler i en kubisk bipyramidform. Papiret deres er den første rapporten om denne typen nanopartikler med denne spesifikke formen.

"Disse nanopartikler viser en bemerkelsesverdig evne til å varme opp raskt, øke temperaturen med 3,73 grader Celsius per sekund under et vekslende magnetfelt," sa Prem Singh, en postdoktor ved College of Pharmacy. "Dette er dobbelt så høy som varmeeffekten til våre tidligere publiserte koboltdopete jernoksidnanopartikler."

Dette betyr at en pasient med eggstokkreft kan få en intravenøs injeksjon og få svulsten stoppet etter en 30-minutters ikke-invasiv magnetfeltøkt. Korte behandlingsøkter forbedrer pasientens komfort og etterlevelse, sier forskere.

Et kreftmålrettet peptid hjelper nanopartikler i svulsten, og fordi oppvarmingseffektiviteten til partiklene er så sterk, kan den nødvendige konsentrasjonen av nanopartikler oppnås uten høy dosering, begrenset toksisitet og bivirkninger.

"Dette er første gang systemisk injiserte nanopartikler varmer opp svulster til over 50 °C, noe som betydelig overskrider den terapeutiske terskelen på 44 °C for effektiv behandling ved en klinisk relevant dose," sa Olena Taratula, førsteamanuensis i farmasøytiske vitenskaper ved OSU. "Det er nå et stort potensial for å bruke magnetisk hypertermi på en rekke vanskelig tilgjengelige populasjoner, noe som gjør behandlingen mer allsidig og allment tilgjengelig."

Karthickraja Duraisamy i Oregon State, Constanzraitmayr, Shitaljit Sharma, Tetiana Korzun, Abraham Moses, Vladislav Grigoriev, Ananiya Demessie, Youngrong Park, Yoon, også Babak Mamnoon og Ana Paula Mesquita Mesquita.

National Cancer Institute of the National Institutes of Health og Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development støttet denne forskningen.

Kilder: