(Phys.org) – Spänningen kring potentialen för riktade nanopartiklar (NP) som kan kontrolleras av stimulans utanför kroppen för cancerterapi har ökat under de senaste åren. Mer specifikt, det har funnits stor uppmärksamhet kring nära-infrarött (NIR) ljus som en idealisk metod för att stimulera nanopartiklar från utsidan av kroppen. NIR absorberas minimalt av hud och vävnader, har förmågan att penetrera djup vävnad på ett icke-invasivt sätt och energin från NIR-ljus kan omvandlas till värme av guld nanomaterial för effektiv termisk ablation av sjuk vävnad.
I ny forskning från Brigham and Women's Hospital (BWH), forskare beskriver utformningen och effektiviteten av en första i sitt slag, självmonterad, multifunktionell, NIR-känsliga guld nanorods som kan leverera ett kemoterapiläkemedel specifikt riktat till cancerceller och selektivt frigöra läkemedlet som svar på en extern ljusstråle samtidigt som de skapar värme för synergistisk termokemomedierad antitumöreffekt. Studien publiceras elektroniskt i Angewandte Chemie International Edition .
"Designen av denna guld nanorod och dess självmontering var inspirerad av naturen och förmågan hos komplementära DNA-strängar att hybridisera på egen hand utan att påtvinga dem komplicerade kemiska processer, " förklarade Omid Farokhzad, MD, en anestesiläkare och chef för Laboratory of Nanomedicine and Biomaterials vid BWH, och senior författare till denna studie. "Varje funktionaliserad DNA-sträng individuellt, och de självmonterade komponenterna som ett system, spelar en distinkt men ändå integrerande roll som resulterar i synergistiskt riktad och utlöst termokemoterapi som kan utrota tumörer i våra prekliniska modeller."
En DNA-sträng är fäst vid guldnanorod och den komplementära strängen är fäst vid ett smyglager och en målsökande molekyl som håller systemet under immunsystemets radar samtidigt som det riktar det direkt mot cancerceller. När DNA-strängarna kommer samman, den riktade guldnanorod bildas och det dubbelsträngade DNA:t fungerar som ställningen för att binda kemoterapiläkemedlet, doxorubicin, som kan frigöras som svar på NIR-ljus som samtidigt resulterar i generering av värme av guldnanoroderna.
"Denna nya plattform består av tre distinkta funktionella komponenter och var och en spelar en roll i att bidra till triggningen av utlöst termoterapi, kontrollerad frisättning av doxorubicin, och målinriktning mot cancerceller, " förklarade Zeyu Xiao, PhD, en postdoktor vid BWH och huvudförfattare till denna studie.
För att demonstrera den robusta förmågan hos detta nanorodsystem, Farokhzad och kollegor använde en preklinisk modell för att utvärdera in vivo antitumöreffekten i två olika tumörmodeller och fyra olika grupper med olika läkemedelsregimen, varje grupp varierar i vikt och tumörstorlek. Forskare administrerade en injektion av romanen, självmonterad nanopartikel och sedan 10 minuter efter injektion, tumörerna bestrålades med NIR-ljus som aktiverade nanopartikeln med guldnanorod och skapade värme. Resultaten visade att denna plattform framgångsrikt levererade värme- och anticancerläkemedel och synergistiskt utrotade tumörer.
"Termisk ablation används redan ofta vid cancerbehandling, " sa Dr. Farokhzad. "Det som är extremt spännande med den här plattformen är att vi kan selektivt rikta in oss på cancerceller och sedan träffa tumören två gånger:först med en kontrollerad frisättning av ett kemoterapiläkemedel och sedan för det andra med utlöst induktion av värme från aktivering av guld nanorod. Och allt detta kan göras icke-invasivt."
Forskare erkänner att mer forskning är nödvändig i andra prekliniska modeller innan man testar säkerheten och effekten av denna plattform i kliniska prövningar på människor.
