(Phys.org)—Medan de flesta nanopartiklar under utveckling som läkemedelsleveransvehiklar är sfärer, en växande mängd forskning tyder på att cylindriska nanopartiklar skulle prestera ännu bättre vid det dubbla målet att överleva i blodomloppet tillräckligt länge för att nå sitt avsedda mål och penetrera cellväggen för att leverera sin terapeutiska nyttolast inuti tumörceller där det behövs som mest. Ett team av utredare vid Northwestern University Center of Cancer Nanotechnology Excellence (Northwestern CCNE) har uppfunnit en cylindrisk nanofilamentstruktur som avsevärt minskar tumörtillväxt i en djurmodell av bröstcancer.
Ett team ledd av Vincent Cryns, som nyligen flyttade från Northwestern till University of Wisconsin School of Medicine and Public Health, och Samuel Stupp, utvecklat de självmonterande nanofibrerna. Utredarna rapporterar sina resultat i tidskriften ACS Nano .
För att skapa sina tumörhämmande cylindrar, utredarna vände sig till en familj av molekyler som kallas peptidamfifiler. När den läggs i vatten, dessa molekyler, som kan tillverkas med hjälp av automatiserade peptidsyntes, som spontant självmonteras till långa, tunna filament. Beroende på valet av utgångsmaterial, dessa filament kan uppvisa ett stort antal biologiskt aktiva peptider på sina ytor som gör det möjligt för fibrerna att fungera som både läkemedel och läkemedelstillförselmedel samtidigt utan att behöva ytterligare kapsla in anticancermedel i nanostrukturen.
I tidigare arbeten, Northwestern CCNE-teamet hade visat att en sådan nanofiber var mer giftig för cancerceller än icke-maligna celler, men denna nanofiber bröts ned snabbt i blodomloppet. För att förbättra de farmakokinetiska egenskaperna hos deras nanofiber, utredarna skapade en andra peptidamfifil, denna kopplad till poly(etylenglykol) (PEG), en polymer som ofta används för att öka överlevnaden av nanopartiklar i blodomloppet. När forskarna blandade peptidamfifilen med den PEGylerade amfifilen, de två molekylerna tillsammans självmonterade till nanofilament. Genom att lägga till den PEGylerade peptidamfifilen till blandningen ökade utredarna med åtta gånger mängden intakt nanofiber som överlevde nedbrytning av enzymet trypsin jämfört med den ursprungliga nanofibern.
För att se om denna nanofiber visade lovande i studier på levande djur, utredarna administrerade det till möss med mänskliga brösttumörer. Efter att ha doserat djuren två gånger i veckan i tre veckor, forskarna observerade att tumörerna hos de behandlade djuren växte mycket långsammare än hos kontrolldjuren. De noterade också att djuren inte visade några tecken på läkemedelsrelaterade toxiciteter.
