(PhysOrg.com) - Praktiskt taget varje studie som använder nanopartiklar för att leverera läkemedel och bildframställningsmedel till tumörer börjar med att ladda den kliniska nyttolasten i nanopartikeln och sedan injicera det resulterande leveransmedlet i kroppen. Även om det är effektivt för att minska clearance från kroppen och förbättra retentionen av läkemedel eller avbildningsmedel i en tumör, nanopartiklarna rör sig relativt långsamt från cirkulationen in i tumörens hjärta.
Nu, ett par utredare från University of Toronto har visat att ett system som sätter ihop sig till en nanopartikel, komplett med läkemedel eller bildbehandlingsmedel, när den väl kommer in i en tumör kan det dramatiskt öka hastigheten med vilken kliniskt viktiga molekyler kommer in i tumörer och fortfarande fångar dessa molekyler inuti tumören. Warren Chan och postdoktor Steven Perrault genomförde studien och publicerade resultaten av deras arbete i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Målet med detta projekt var att utveckla ett nanopartikelsystem som skulle kombinera den snabba "in" -frekvensen för läkemedel för små molekyler eller avbildningsmedel med den glaciala "out" -frekvensen i samband med nanopartiklar. Detta skulle tillåta så mycket läkemedel eller bildmedel att komma in i och stanna kvar i tumörer samtidigt som kroppen tillåter att snabbt utsöndra något av det aktiva materialet som finns kvar i blodströmmen eller som råkade komma in i icke-målinriktad vävnad. Att skapa ett system som skulle förena dessa två till synes inkompatibla egenskaper, Drs. Chan och Perrault injicerar först guld nanopartiklar med 30 nanometer diameter belagda med en biotinterminerad polymer; polymeren håller partiklarna från att fastna vid varandra och biotinet möjliggör senare konjugering till avbildningsmedel eller läkemedel. Under de kommande 24 timmarna, många av guldnanopartiklarna ackumuleras i tumörer, medan resten utsöndras från kroppen.
Nästa, forskarna injicerar den aktiva substansen kopplad till streptavidin, en molekyl som binder tätt och specifikt till biotin. Denna lilla molekylkonstruktion kommer lätt in i tumörer, såväl som andra vävnader, men väl i tumörerna fastnar den på ett nästan irreversibelt sätt till guldnanopartiklarna, reducerar kraftigt den hastighet med vilken den aktiva molekylen kommer att lämna tumören.
Med hjälp av ett fluorescerande färgämne som den aktiva molekylen kopplad till streptavidin, Drs. Chan och Perrault kunde spåra kinetiken för läkemedelsackumulering i tumör. Resultaten var anmärkningsvärda:den aktiva molekylen ackumulerade nästan 200-faldig ökning av hastigheten med vilken läkemedlet ackumulerades i tumörer jämfört med djur som inte fick de biotinbelagda guldnanopartiklarna. Dessutom, förbehandlade tumörer ackumulerades fem gånger mer av den fluorescerande sonden än kontrolldjuren.
Detta arbete beskrivs i ett papper med titeln, "In vivo -montering av nanopartikelkomponenter för att förbättra målinriktad cancerbildning." En sammanfattning av denna artikel finns tillgänglig på tidskriftens webbplats.
