Medicin-toting nanokedjor glider in i tumörer och exploderar ett kemoterapimedicin i svåråtkomliga kärnor av cancer, ingenjörer och forskare vid Case Western Reserve University rapport.

I test på råttor och möss, tekniken tog ut mycket fler cancerceller, hämmade tumörtillväxt bättre och förlängde livslängden längre än traditionell kemoterapi.

Hela tiden, det riktade leveranssystemet använde mycket mindre av läkemedlet doxorubicin än mängden som används vid traditionell kemoterapi, rädda frisk vävnad från giftig exponering.

Det nya leveranssystemet och resultaten beskrivs i onlineutgåvan av tidskriften The American Chemical Society ACS Nano .

"Annan nanoteknik har använts för att få ett läkemedel inuti en tumör, men när läkemedlet väl kommer in genom dörren, den stannar vid dörren, saknar större delen av byggnaden, "sade Efstathios Karathanasis, en professor i biomedicinsk teknik och ledare för forskargruppen. "Vi använde en annan typ av nanoteknik för att smuggla läkemedlet inuti tumören och för att explodera bomben, frigör läkemedlet i sin fria form för att spridas över hela tumören. "

Nyckeln till det nya leveranssystemet är svansen på doxorubicinbomben.

Karathanasis team tog magnetiska nanopartiklar gjorda av järnoxid och modifierade ytorna så att en skulle länka till nästa, ungefär som Lego byggstenar.

De kopplade ihop tre och kopplade kemiskt en liposomsfär fylld med läkemedlet.

De injicerade sedan rått- och musmodeller med nanokedjorna, som endast innehöll 5 till 10 procent av doxorubicin som används vid standard kemoterapi. De två gnagarna är modeller av två olika stammar av det som kallas trippelnegativ bröstcancer, en mycket aggressiv cancerform som endast kan behandlas med hård kemoterapi.

Forskarna började med en aggressiv form, tro om tekniken fungerar på de minst behandlingsbara cancerformer, det kommer sannolikt att fungera med andra läkemedel mot andra former av cancer.

En dag senare, efter att nanokedjor hade glidit ur blodströmmen och samlats i tumören, forskarna placerade en trådspole, kallas en solenoid, utanför djurmodellerna, nära tumören. Elektricitet som passerar genom solenoiden skapar ett radiofrekvensfält. Fältet fick de magnetiska svansarna att vibrera, bryter upp liposomsfärerna.

Två veckor efter behandlingen, tumörtillväxt hos råttor som fick den nya läkemedelsleveransen var mindre än hälften av råttor som behandlats traditionellt. Hos råttor som fick två av de nya behandlingarna, tumörtillväxt reducerades till en tiondel av råttor som behandlats traditionellt (till exempel kliniskt använt doxorubicin eller liposomalt doxorubicin).

Råttor som fick en ny behandling överlevde i genomsnitt 25 dagar och de som behandlades två gånger, 46 dagar, jämfört med 15 dagar för traditionellt behandlade råttor.

Celldöd, kallas apoptos, inom tumören var minst 10 gånger större efter en behandling med det nya leveranssystemet jämfört med traditionell behandling.

Forskarna testade endast för apoptos hos möss med en annan trippel-negativ cellinje. Den nya behandlingen orsakade nästan en 4-faldig ökning av celldöd i tumören.

Både hos möss och råttor, läkemedlet och resulterande celldöd var mycket mer utspridda över tumörerna med nanokedjeförsörjningen.

"Det finns förmodligen olika tillväxtmekanismer i de olika modellerna, vilket indikerar att denna teknik förmodligen kommer att fungera vid olika typer av cancer, "sa Ruth Keri, docent och vice ordförande vid Institutionen för farmakologi vid Case Western Reserve School of Medicine. Keri, som också är associerad chef för grundforskning vid Case Comprehensive Cancer Center, hjälpte till med utredningen.

"Det här är en riktigt smart och ny metod för målinriktad leverans. Men, vi behöver mycket mer test. "

Under deras experiment, laget fann att de kunde kontrollera hastigheten för läkemedelsfrisättning genom att justera radiofrekvensen som används för att vibrera kedjan.

De planerar att ytterligare utforska denna förmåga och testa om systemet kan blockera tumörens förmåga att metastasera, som är den vanligaste orsaken till cancerdöd. De kommer också att optimera systemet för att ge effektivare och snabbare läkemedelsfrisättning, och utvärdera effekten av nanokedjornas storlek och form på blodcirkulationen och tumörpenetration.