Risforskare fann att kemoterapimedel fästa på nanorör är för stora för att gå igenom porerna i normala blodkärl (vänster), men tillräckligt liten för att passera genom porerna i cancerrelaterade kärl. En gång igenom, de anpassade nanorören kan tas upp av cancerceller för att leverera sina terapeutiska laster. Upphovsman:Rei Suzuki/University of Texas MD Anderson Cancer Center
(Phys.org) – Kort, anpassade kolnanorör har potential att leverera läkemedel till cancer i bukspottskörteln och förstöra dem inifrån, enligt forskare vid Rice University och University of Texas MD Anderson Cancer Center.
Orörda nanorör som produceras genom en ny process utvecklad på Rice kan modifieras för att transportera läkemedel till tumörer genom luckor i blodkärlsväggar som större partiklar inte kan passa igenom.
Nanorören kan sedan rikta in sig på och infiltrera cancercellernas kärnor, där läkemedlen kan frigöras genom sonikering – dvs. genom att skaka dem.
Forskningen som leds av Rice -kemisten Andrew Barron rapporterades i Royal Society of Chemistry's Journal of Materials Chemistry B .
De flesta patienter med pankreascancer dör inom ett år efter diagnosen och har en femårsöverlevnad på 6 procent, delvis för att det inte finns någon metod för tidig upptäckt, enligt American Cancer Society. Tumörer är ofta inoperabla och pankreascancerceller är också svåra att nå med kemoterapi, sa medförfattaren Jason Fleming, en professor i kirurgisk onkologi vid MD Anderson.
"Dessa fynd är uppmuntrande eftersom de erbjuder en potentiell leveranslösning för patienter med pankreascancer vars tumörer motstår standardkemoterapi, ", sa Fleming. "Det finns molekylära och biologiska hinder för effektiv leverans av kemoterapi till cancertumörer i bukspottkörteln, och dessa nanorör kanske kan göra några av dessa irrelevanta."
Risforskare gjorde nanorör tillräckligt rena för att modifieras för ändamålet och tillräckligt små för att tränga igenom kroppens försvar, Sa Barron. Forskarna visste från tidigare arbete att nanorör kunde modifieras - en process som kallas funktionalisering - för att bära kemoterapimedel och frigöra dem i en kontrollerad hastighet genom sonikering.
Laserkonfokalmikroskopibilder visar nanorör kombinerade med polyetylenimin och fluorescerande taggar kan tas upp av pankreascancerceller. Den vänstra bilden visar nanorör med rodamin B -färgämne i cellerna; mittbilden visar en DAPI-färgad cell och den högra bilden kombinerar de två. Upphovsman:Enrico Andreoli/Rice University
"Den här gången, vi försökte räkna ut hur långa rören skulle vara och graden av funktionalisering för att maximera upptaget av cellerna, "Sa Barron.
Flera upptäckter var nyckeln, han sa. Först, Rice doktorand, alumnen och medförfattaren Alvin Orbaek renade kolnanorören från järnkatalysatorer som var nödvändiga för deras tillväxt genom att spola dem med klor. "Överblivna järnpartiklar skadar rören genom oxidation, " Sa Barron. "Det gör efterföljande användning svår."
Nästa steg var att klippa ner nanorören till storlek. Mycket långa nanorör är diskettiga och svåra att hantera, sa Barron. Enrico Andreoli, en postdoktoral forskarassistent i Barrons grupp och huvudförfattare till artikeln, använde en termisk process för att hacka dem till en genomsnittlig längd av 50 nanometer. (Ett människohår är ungefär 100, 000 nanometer bred.)
"Istället för att sluta med ett fluffigt nanorörspulver, vi får något som ser ut som en hockeypuck, " Sa Barron. "Den är inte tät – den ser ut som en svampig puck – men du kan skära den med ett rakblad. Du kan väga det och göra exakt kemi med det. "
Barrons lab lade till polyetylenimin (PEI) till nanorörsytorna. I labbtester, de modifierade rören var lätt dispergerade i vätska och kunde passera genom barriärer in i levande cancerceller för att infiltrera kärnorna. En variant med små molekyler av PEI visade sig vara mindre giftig för celler än större versioner, Sa Barron.
"Denna forskning visar att partiklarna är tillräckligt små för att komma in i celler där du vill att de ska vara och att de kan ha en ökad dödande fördel - men det är fortfarande okänt, Sa Fleming.
Fleming, vars arbete fokuserar på att förbättra läkemedelsleverans för bukspottskörtelcancer, varnade för att mer forskning krävs. "Nästa steg kommer att vara att testa detta tillvägagångssätt på möss som har allotransplantat från mänskliga tumörer, " sade han. "Arkitekturen för dessa tumörer kommer mer att likna den hos mänsklig pankreascancer."
