Skalets porer är för små för att enzymet ska kunna fly men tillräckligt stora för diffusion av aminosyror som matar cancerceller in och ut ur partikeln. Enzymerna förblir fångade inuti där de utarmar alla aminosyror som kommer in. Kredit:Inanc Ortac.
(Phys.org) —Nanoingenjörer vid University of California, San Diego har utvecklat ett nanoskal för att skydda främmande enzymer som används för att svälta cancerceller som en del av kemoterapi. Deras arbete finns med på tidskriftens omslag från juni 2014 Nanobokstäver .
Enzymer är naturligt smarta maskiner som är ansvariga för många komplexa funktioner och kemiska reaktioner inom biologin. Dock, trots deras enorma potential, deras användning inom medicin har begränsats av immunsystemet, som är utformad för att attackera utländska inkräktare. Till exempel, läkare har länge förlitat sig på ett enzym som kallas asparaginas för att svälta cancerceller när en patient genomgår kemoterapi. Men eftersom asparaginas härrör från en icke-mänsklig organism, E coli, det neutraliseras snabbt av patientens immunsystem och ger ibland en allergisk reaktion. I djurstudier med asparaginas, och andra terapeutiska enzymer, forskargruppen fann att deras porösa ihåliga nanoskal effektivt skyddade enzymer från immunsystemet, ge dem tid att arbeta.
Asparaginas verkar genom att reagera med aminosyror som är ett viktigt näringsämne för cancerceller. Reaktionen utarmar aminosyran, berövar de onormala cellerna de näringsämnen de behöver för att föröka sig.
"Vår är en ren ingenjörslösning på ett medicinskt problem, " sa Inanc Ortac (Ph.D. '13), som utvecklade tekniken som en del av sin doktorandforskning i laboratoriet för nanoteknikprofessorn Sadik Esener vid UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Nanoskalet fungerar som ett filter i blodomloppet. Enzymerna laddas in i nanopartikeln mycket effektivt genom porer på dess yta och inkapslas senare med ett skal av nanoporös kiseldioxid. Skalets porer är för små för att enzymet ska kunna fly men tillräckligt stora för diffusion av aminosyror som matar cancerceller in och ut ur partikeln. Enzymerna förblir fångade inuti där de utarmar alla aminosyror som kommer in.
"Detta är en plattformsteknik som kan hitta tillämpningar inom många olika områden. Vår utgångspunkt var att lösa ett problem för cancerterapi, sa Ortac.
Ortac fungerar för närvarande som Chief Technology Officer för DevaCell, en lokal start-up som licensierat tekniken och arbetar för att kommersialisera den under namnet Synthetic Hollow Enzyme Loaded nanoShells eller SHELS.
