NC-statens forskare har utvecklat ett potentiellt nytt vapen i kampen mot cancer:en tusensköna-formad läkemedelsbärare som är många tusen gånger mindre än perioden i slutet av denna mening.

När den väl injicerats i blodomloppet, miljontals av dessa "nanodisar" smyger in i cancerceller och släpper ut en cocktail av droger för att förstöra dem inifrån. Tillvägagångssättet är mer exakt än konventionella metoder, och det kan också visa sig mer effektivt. Genom att säkerställa att läkemedel mot cancer når sitt mål kontrollerat, samordnade doser, nanodisar kan minska biverkningarna av traditionell kemoterapi.

"Genom att använda en nanocarrier för att innehålla två olika läkemedel, vi kan eventuellt minska deras dos och toxicitet, "sa Dr Zhen Gu, biträdande professor vid Joint Department of Biomedical Engineering vid NC State och UNC-Chapel Hill. "Och samtidigt förbättras deras effekt mot cancer."

Nanobärarna är tillverkade av en polymer som kallas polyetylenglykol (PEG), till vilka forskare fäster det cancerdödande läkemedlet camptothecin (CPT) som druvklasar på en vinstock. Ett andra läkemedel, doxorubicin, flyter också i lösning runt PEG.

Båda läkemedlen är hydrofoba, vilket betyder att de ogillar vatten och drar sig undan för det. PINNE, fastän, är hydrofil:När den utsätts för vatten sträcker den ut sig för att maximera kontakten, medan de T-formade lederna som håller CPT-bogserbåten i motsatt riktning och viks inåt. Anticancerläkemedlen hamnar alltså i ett skyddande skal av PEG. Den resulterande nanobäraren är formad som en blomma - därav termen "nanodaisy".

"Idén kom från att aktivt tänka på att vika proteiner i naturen, "noterade Gu, med hänvisning till hur aminosyror kan sätta ihop sig i tusentals olika former. "Det är en slags bioinspirerad design."

En gång hopfälld, nanodisarna injiceras sedan i blodomloppet och absorberas av ovetande cancerceller, som är tillräckligt porösa för att släppa in dem. Nanodaxernas yttre skal av PEG skyddar deras nyttolast med droger och förhindrar att de läcker för tidigt.

Utformningen av nanodaisy säkerställer också att de två cancerläkemedlen släpps med komplementära hastigheter när deras bärare lossnar inuti cancercellen. Varje läkemedel hämmar olika enzymer i cellen, och de arbetar tillsammans för att förhindra eller fördröja utvecklingen av läkemedelsresistens.

Resultatet är att läkemedlen startar en attack mot cancer som är närmare samordnad och tätare än traditionella läkemedelscocktails.

Än så länge, in vivo -test på möss har visat att detta tillvägagångssätt ger betydande ackumulering av läkemedel på tumörställen istället för friska organ. Gu noterade att in vitro -tester också hade visat nanodaxernas potential att effektivt rikta sig mot olika typer av cancer.

"Det har visat en bred dödande effekt för en mängd olika cancercellinjer, inklusive leukemi, bröst- och lungcancer, " han sa.

Gu har lett annan forskning som har gett en bioinspirerad "kokong" som lurar celler att konsumera läkemedel mot cancer och ett injicerbart nano-nätverk som kontrollerar blodsockernivåer hos diabetiker. Han får stöd av lärare, personal och doktorand studenter vid Joint Department of Biomedical Engineering, ett partnerskap mellan NC State och UNC-Chapel Hill som tar itu med akuta biomedicinska problem.

Nästa steg för nanodrosor är prekliniska tester för att avgöra om de kan vara redo att bekämpa cancer hos människor.

För Gu, den utsikten har personlig betydelse:Hans far fick diagnosen cancer när Gu fortfarande var i livmodern. När vänner och familj kom för att trösta Gus mamma, hon berättade att barnet hon bar kunde en dag hjälpa till att behandla cancer.

"Jag vill inte säga att det är ett uppdrag, men det är en passion som driver mig, "Gu förklarade." Innan jag kom till USA, Jag forskade på att leda plast för elektroniska apparater. När jag flyttade in i cancerbehandlingarna med nanoteknik, det var då min mamma blev riktigt glad över mitt arbete. "