RIKENs kemister har visat ett guld-nanoklustersystem som bär två komponenter av ett läkemedel i ett kontrollerat förhållande för maximal cancercelldödande effekt. Det aktiva läkemedlet förblir säkert maskerat tills rött ljus utlöser dess frisättning, vilket minimerar sidoskador på friska celler nära tumören. Studien publiceras i Chemical Science .
Ett lovande sätt att behandla cancer är att använda ljus för att aktivera anticancerläkemedel inuti tumörer i kroppen, säger Kenji Watanabe från RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research. Detta bör minska oönskade biverkningar eftersom ljuset bara lyser på tumören och skonar friska celler i närheten.
Watanabe och hans medarbetare har utvecklat potentiella cancerläkemedel maskerade av kemiska grupper som kallas indoliziner. När det utsätts för rött ljus i närvaro av en andra molekyl som kallas fotosensibilisator, bryts indolizinet ner för att frigöra det aktiva läkemedlet.
Men när teamet först testade konceptet i celler, gjorde de relativt låga koncentrationerna av indolizin- och fotosensibilisatorkomponenterna i varje cell det svårt att effektivt utlösa frisättningen av läkemedlet med hjälp av ljus.
"Vi sökte därför ett bärsystem för att sammanföra dessa två komponenter", säger Watanabe. "Det fick oss att utforska guld nanokluster."
Teamet planerade att använda dedikerade kemiska kopplingsgrupper för att fästa indolizin- och fotosensibilisatorkomponenterna på guldnanoklustrens ytor.
De var dock tvungna att övervinna två utmaningar. Konventionella syntesmetoder genererar guldnanokluster med en okontrollerad blandning av de två förbindande grupperna över deras yta, vilket snedvrider förhållandet mellan de två komponenterna de bär. De involverar också relativt svåra förhållanden som kan vara skadliga för en av de anslutande grupperna.
Teamet övervann båda utmaningarna genom att kombinera de två kemiska sammanbindande grupperna i en enda kemisk enhet, och sedan utveckla en mild metod för att fästa den på ytan av guld nanokluster. "Denna strategi gjorde det möjligt för oss att realisera en enhetlig fördelning av båda sammanbindande grupperna på partikelytan", säger Watanabe.
När det indolizinmaskerade anticancerläkemedlet och fotosensibilisatorn väl var fästa, visade de resulterande guldnanoklustren försumbar toxicitet för celler i mörker. "Men vid bestrålning med rött ljus visade nanoklustret betydande toxicitet mot cancerceller", säger Watanabe.
"Detta arbete ger en lovande grund för att utveckla nya läkemedel mot cancer", tillägger han.
Teamet planerar att utöka den multifunktionella karaktären hos guldnanoklustren genom att lägga till målgruppsgrupper som selektivt binder till cancerceller, och därigenom öka upptaget av nanokluster i tumören samtidigt som upptaget och associerade biverkningar i friska celler minimeras.
Mer information: Kenji Watanabe et al, Klickbara bisreaktiva små guldnanokluster för framställning av multifunktionaliserade nanomaterial:applicering på fotouncaging av en anticancermolekyl, Chemical Science (2023). DOI:10.1039/D3SC04365G
Journalinformation: Kemisk vetenskap
Tillhandahålls av RIKEN
