Forskare vid Case Western Reserve University har utvecklat en liten bomb som lovar en stor smäll för cancerpatienter.

Preliminära tester visar att ett läkemedel mot cancer som är löst fäst vid guldnanopartiklar börjar samlas djupt inuti tumörer inom några minuter efter injektionen och kan aktiveras för en effektiv behandling inom två timmar. Samma läkemedel som injiceras ensam tar två dagar att samla och attackerar tumören från ytan - en mycket mindre effektiv väg.

Arbetet, med titeln "Deep Penetration of a PDT Drug into Tumors by Noncovalent Drug-Gold Nanoparticle Conjugates, "publiceras idag i onlineutgåvan av Journal of the American Chemical Society .

Att påskynda cancerläkemedel direkt in i tumörer gör det möjligt för patienter att få lägre doser av de giftiga kemikalierna, och därmed rädda frisk vävnad från skador och andra hårda biverkningar som drabbats vid traditionell kemoterapi.

"Vi hoppas kunna sänka dosen med minst en faktor 10, "sa Clemens Burda, professor i kemi vid Case Western Reserve och seniorförfattare till tidningen.

Nyckeln till framgång? Forskarna knöt ett läkemedel mot cancer till gyllene missiler med hjälp av en svag kemisk interaktion som kallas en icke-kovalent bindning. I molekylkonstruktion, en kovalent bindning är ett tungt rep som surras och knyts; en icke -kovalent bindning är en skosnöre bunden i en rosett.

"Väldigt ofta, tillägg till kemiska system ändrar egenskaper hos systemets komponenter, "Sa Burda. Försök av hans och andra forskargrupper att använda kovalenta bindningar för läkemedelsleverans har resulterat i sådana komplikationer och mindre än förväntat resultat.

Forskarna, som kommer från en bredd av discipliner, fann att genom att använda en icke -kovalent bindning för att fästa läkemedlet på belagt guld, de eliminerade störningar mellan de önskade egenskaperna för varje komponent.

Burdas grupp försökte förenkla processen genom att använda material som har välkända egenskaper.

Guldnanopartiklar har stora ytor som gör det möjligt att packa mycket i ett litet utrymme. Elementet är inert inuti kroppen och med mindre än 5 nanometer tvärs över, eller mindre än 1/10, 000 bredden på ett människohår, partiklarna flyter snabbt ut ur blodströmmen och över cancercellsmembranen för att ackumuleras inuti tumörer.

Ett lager polyetylenglykol länkar tätt till guldet samtidigt som det ger lastutrymme för att fästa andra material.

Det belagda guldet ger en miljö för att fysiskt förhindra aktivering av det fotodynamiska terapimedicinet kiselftalocyanin, förhindra oavsiktlig giftig exponering för friska vävnader.

Det löst hållna läkemedlet frigörs från nanopartikeln genom att locka läkemedlet till cancercellernas lipidmembran. Laserljus tänds på frigjort kiselftalocyanin, som bryts ner och dödar cancerceller, krymper tumören.

Efter att ha levererat läkemedlet, nanopartiklarna passerar genom njurarna och rensar kroppen inom en vecka.