(Phys.org) – Forskare vid det amerikanska energidepartementets Argonne National Laboratory har lagt till ett nytt vapen till onkologers arsenal av anti-cancerterapier.

Genom att kombinera magnetiska nanopartiklar med ett av de vanligaste och mest effektiva kemoterapiläkemedlen, Argonne-forskare har skapat ett sätt att leverera anticancerläkemedel direkt in i cancercellernas kärna.

Forskare vid Argonne's Center for Nanoscale Materials och onkologer vid University of Chicago skapade bubblor i nanostorlek, eller "miceller, " som innehöll två ingredienser i deras centra:magnetiska nanopartiklar av järnoxid och cisplatin, ett konventionellt kemoterapiläkemedel även känt som "cancerns penicillin".

Cisplatin verkar genom att direkt blockera DNA-replikation i cancercellen. Dock, för att arbeta, cisplatinet måste ta sig från blodomloppet genom den något stela barriären i cellmembranet.

"När någon ges en dos kemoterapi, vanligtvis kommer mycket av läkemedlet inte in i cancercellerna. Dessutom, vissa cancerpatienter är känsliga för detta läkemedel på grund av nedsatt njurfunktion, " sa onkolog Ezra Cohen, en författare till studien. "Denna nya metod ger ett sätt att leverera dosen av terapeutisk last mycket mer direkt, vilket kommer att göra det möjligt för oss att få samma totala effekt med en lägre total dos, minska de obehagliga och farliga biverkningarna av kemoterapi."

"Denna teknik kan potentiellt tillåta oss att öka andelen cisplatin i cancerceller med hundra gånger, gör det så mycket mer effektivt ett kemoterapeutiskt medel, " han lade till.

Liksom själva membranen av cancerceller, micellerna är uppbyggda av ett polymermaterial vars yttre ytor är hydrofila, vilket betyder att de attraheras av vatten, medan de inre delarna är hydrofoba, avvisande vatten. "Dessutom, ytan på miceller kan utrustas med målmolekyler som kan känna igen malignitet, " sa Argonne nanoforskare Elena Rozhkova, huvudförfattare till studien.

Rozhkova och hennes kollegor behövde fortfarande ett sätt att få in cisplatinet i cancercellens kärna efter att micellen hade fäst sig vid den. Att göra så, de inkapslade också järnoxidnanopartiklar i micellen tillsammans med cisplatinet. Dessa nanopartiklar fungerade som små "värmare" som slogs på av ett applicerat magnetfält, vilket fick micellbehållaren att kollapsa och släppa cisplatin.

Detta var inte första gången forskare använde applicerade nanomagnetiska värmekällor som ett sätt att attackera cancerceller, men det mer riktade tillvägagångssättet för micellerna tillät forskarna att använda en mycket lägre mängd värme och mycket mindre magnetiskt material, därigenom riskerar mindre skada på friska celler.

För att se verkan av nanopartiklar och cisplatin när micellen kollapsade, forskarna använde Hard X-Ray Nanoprobe vid Argonnes Advanced Photon Source. "I vanliga fall, det är svårt att se hur cisplatin levereras till organeller som kärnan, men med denna teknik kan vi samtidigt se hur läkemedelsleveransen sker, hur nanopartiklarna interagerar med cellens membran och cellens svar, " sa Argonne nanoforskare Volker Rose.

Studien, med titeln "Effektiv cisplatin prodrug-tillförsel visualiserad med en upplösning under 100 nm:gränssnitt konstruerade värmekänsliga magnetomiceller med ett levande system, " dök upp online i numret 6 juni av Avancerade materialgränssnitt .