Betydande framsteg har gjorts inom kemoterapi under det senaste decenniet, men att rikta läkemedel mot cancerceller samtidigt som man undviker friska vävnader fortsätter att vara en stor utmaning.

Nanoteknik har låst upp nya vägar för riktad läkemedelsleverans, inklusive användning av nanobärare, eller kapslar, som kan transportera laster av småmolekylära läkemedel till specifika platser i kroppen.

Fångsten? Dessa bärare är små, och det spelar roll hur små de är. Ändra storleken från 10 nanometer till 100 nanometer, och läkemedlen kan hamna i fel celler eller organ och därmed skada friska vävnader.

Ett vanligt antagande är att när en nanocarrier skapats, den behåller sin storlek och form både på hyllan och i kroppen.

Dock, nyligen utfört arbete av en grupp forskare under ledning av Thomas H. Epps, III, och Millicent Sullivan vid Institutionen för kemisk och biomolekylär teknik vid University of Delaware har visat att rutinmässiga förfaranden vid hantering och bearbetning av nanocarrier -lösningar kan ha ett betydande inflytande på storleken och formen på dessa små strukturer.

Deras resultat rapporteras i en tidning, "Storleksutveckling av mycket amfifila makromolekylära lösningsanordningar via en distinkt bimodal väg, "publicerad i Naturkommunikation den 7 april.

Sullivan förklarar att kemoterapeutiska medel är utformade för att påverka processer relaterade till celldelning. Därför, de dödar inte bara cancerceller utan är också giftiga för andra snabbt förökande celler som de i hårsäckar och benmärg. Biverkningar kan sträcka sig från håravfall till nedsatt immunförsvar.

"Vårt mål är att leverera läkemedel mer selektivt och specifikt till cancerceller, "Sullivan säger." Vi vill avlägsna läkemedlet så att vi kan kontrollera när och var det påverkar. "

Även om det finns ett antal vägar för att skapa läkemedelsbärande nanokapslar, det finns ett växande intresse för användningen av polymerer för denna applikation.

"Molekylär självmontering av polymerer erbjuder möjligheten att skapa enhetliga, skräddarsydda strukturer av förutbestämd storlek och form, "Epps säger." Problemet ligger i att anta att när de väl har producerats, de ändras inte. "

Det visar sig att de ändras, och mycket små förändringar kan ha en mycket stor inverkan.

"Vid 75 nanometer, en nanobärare kan leverera sin last direkt till en tumör, "Säger Epps." Men med kraftig skakning, den kan växa till 150 nanometer och kan ansamlas i levern eller mjälten. Så enkel omrörning kan helt ändra distributionsprofilen för nanocarrier-läkemedelskomplexet i kroppen. "

Arbetet har betydande konsekvenser för produktionen, lagring, och användning av nanobaserade system för läkemedelsleverans.

Om forskningen

Forskarna använde en mängd olika experimentella tekniker-inklusive kryogen transmissionselektronmikroskopi (cryo-TEM), liten vinkel röntgenspridning (SAXS), liten vinkel neutronspridning (SANS), och dynamisk ljusspridning (DLS)-för att undersöka effekterna av vanliga beredningsförhållanden på den långsiktiga stabiliteten hos de självmonterade strukturerna.

Arbetet utfördes i samarbete med universitetets centrum för neutronvetenskap och National Institute of Standards and Technology Center for Neutron Research.

Tidningen var medförfattare av Elizabeth Kelley, Ryan Murphy, Jonathan Seppala, Thomas Smart, och Sarah Hann.

Thomas H. Epps, III, är Thomas och Kipp Gutshall ordförande för kemisk och biomolekylär teknik, och Millicent Sullivan är docent vid Institutionen för kemisk och biomolekylär teknik.