Forskare vid Brown University har skapat en ojämn, bröstimplantat som förhindrar cancerceller från att överleva och frodas - samtidigt som det attraherar friska bröstceller. Kredit:Thomas Webster lab, Brown University
En av åtta kvinnor i USA kommer att utveckla bröstcancer. Av dem, många kommer att opereras för att ta bort tumören och kommer att kräva någon form av bröstrekonstruktion efteråt, ofta med implantat. Cancer är ett svårfångat mål, fastän, och maligna celler återkommer för så många som en femtedel av kvinnor som ursprungligen diagnostiserades, enligt American Cancer Society.
Skulle det vara möjligt att konstruera implantatmaterial som kan sänka återfallsfrekvensen? Brown University biomedicinska forskare rapporterar några lovande framsteg. Teamet har skapat ett implantat med en yta med "spikar" i nanoskala som avskräcker cancerceller från att bo och frodas. Tillverkad av en vanlig federalt godkänd polymer, implantatet är det första i sitt slag, baserat på en genomgång av litteraturen, med modifieringar på nanoskala som orsakar en minskning av blodkärlsarkitekturen som bröstcancertumörer är beroende av - samtidigt som de attraherar friska bröstceller.
"Vi har skapat en (implantat)yta med funktioner som åtminstone kan minska (cancerceller) funktioner utan att behöva använda kemoterapeutika, strålning, eller andra processer för att döda cancerceller, sa Thomas Webster, docent i teknik och motsvarande författare på tidningen i Nanoteknik . "Det är en yta som är gästvänlig för friska bröstceller och mindre för cancerbröstceller."
Webster och hans labb har modifierat olika implantatytor för att främja regenerering av ben, brosk, hud, och andra celler. I det här arbetet, han och Lijuan Zhang, en fjärdeårs doktorand i kemi, försökte omforma ett implantat som skulle kunna användas vid bröstrekonstruktionskirurgi som inte bara skulle attrahera friska celler utan också stöta bort eventuella kvarvarande bröstcancerceller. Duon skapade en gjutning på en glasplatta med polystyrenpärlor med 23 nanometer diameter och polymjölk-samglykolsyra (PLGA), en biologiskt nedbrytbar polymer som godkänts av FDA och används flitigt i kliniska miljöer, såsom stygn. Resultatet:ett implantat vars yta var täckt med angränsande, 23 nanometer höga finnar. Paret skapade också PLGA-implantatytor med 300 nanometer och 400 nanometer toppar för jämförelse.
I labbtester efter en dag, 23-nanometer-toppytorna visade en 15-procentig minskning av produktionen av ett protein (VEGF) som endotelbröstcancerceller är beroende av, jämfört med en implantatyta utan ytmodifiering. Ytan på 23 nanometer visade större minskning av VEGF-koncentrationen jämfört med de 300 nanometer och 400 nanometer-modifierade implantaten också.
Det är oklart varför ytan på 23 nanoneter verkar fungera bäst för att avskräcka bröstcancerceller. Webster tror att det kan ha att göra med styvheten hos maligna bröstceller. När de kommer i kontakt med den ojämna ytan, de kan inte helt linda sig runt de rundade konturerna, berövar dem möjligheten att få i sig de livsuppehållande näringsämnen som genomsyrar ytan.
"Detta är som en yta med spikar för dem, sa Webster.
"Jag skulle gissa att yttoppar mindre än 23 nanometer skulle vara ännu bättre, " Webster lade till, även om polystyrenpärlor med sådana dimensioner ännu inte existerar. "Ju mer du kan pressa upp den där cancercellen, ju mer du hindrar det från att interagera med ytan."
Paret fann också att den halvsfäriska ytan på 23 nanometer gav 15 procent fler friska endotelbröstceller jämfört med normal yta efter en dags labbtester.
Webster och Zhang planerar nästa att undersöka varför de nanomodifierade ytorna avskräcker maligna bröstceller, att skapa ytegenskaper som ger bättre resultat, och för att avgöra om andra material kan användas.