(Phys.org) – Ett internationellt team av forskare har utvecklat en läkemedelsleveransteknik som använder grafenremsor som "flygande mattor" för att leverera två anticancerläkemedel sekventiellt till cancerceller, med varje läkemedel inriktat på den distinkta delen av cellen där det kommer att vara mest effektivt. Tekniken visade sig fungera bättre än båda läkemedlen isolerat när den testades i en musmodell riktad mot en mänsklig lungcancertumör.

Forskarna fann också att ett anticancerprotein, SPÅR, kan fungera som en aktiv målmolekyl för att binda direkt till ytan av cancerceller, som inte hade visats tidigare. Arbetet utfördes av forskare vid North Carolina State University, University of North Carolina vid Chapel Hill, och China Pharmaceutical University (CPU).

I den här studien, forskarna fäste två läkemedel - TRAIL och doxorubicin (Dox) - på grafenremsor. Grafen är ett tvådimensionellt ark av kol som bara är en atom tjockt. Eftersom TRAIL är mest effektivt när det levereras till det yttre membranet av en cancercell, medan Dox är mest effektivt när det levereras till kärnan, forskarna ville leverera läkemedlen sekventiellt, med varje läkemedel som träffar en cancercell där det kommer att göra mest skada.

Dox är fysiskt bunden till grafenet på grund av likheter i läkemedlets och grafenets molekylära struktur. TRAIL är bunden till grafenets yta av en kedja av aminosyror som kallas peptider.

"Dessa drogrika grafenremsor införs i blodomloppet i lösning, och sedan resa genom blodomloppet som flygande mattor i nanoskala, " förklarar Dr Zhen Gu, senior författare till en artikel som beskriver arbetet och en biträdande professor i det gemensamma biomedicinska ingenjörsprogrammet vid NC State och UNC-Chapel Hill.

Väl i blodomloppet, dessa flygande mattor drar fördel av det faktum att cancertumörer får närliggande blodkärl att läcka genom att använda dessa läckor för att tränga in i tumören.

När den flygande mattan kommer i kontakt med en cancercell, receptorer på cellens yta låser sig på TRAIL. Under tiden, enzymer som är vanliga på ytan av cancerceller bryter peptiderna som länkar TRAIL och grafen. Detta gör att cellen kan absorbera den Dox-laddade grafenen och lämnar SPÅREN på ytan, där det börjar en process för att utlösa celldöd.

Efter att den flygande mattan "sväljs" av cellen, den sura miljön inuti cellen främjar separationen av Dox från grafenet - vilket gör att den kan attackera kärnan.

"Vi har visat att TRAIL i sig kan användas för att fästa ett läkemedelstillförselsystem till en cancercell, utan att använda ingripande material - vilket är något vi inte visste, " säger Gu. "Och eftersom grafen har en stor yta, denna teknik förbättrar vår förmåga att applicera TRAIL på sitt mål på cancercellmembran."

Forskarna testade den flygande mattans läkemedelsleveransteknik i prekliniska prövningar mot mänskliga lungcancertumörer (cellinje A549) i laboratoriemöss. Tekniken var betydligt effektivare än Dox eller TRAIL i sig, eller till en kombination av Dox och TRAIL där peptidlänken mellan grafen och TRAIL inte kunde brytas.

"Vi försöker nu säkra finansiering för att stödja ytterligare prekliniska studier för att avgöra hur man bäst kan gå vidare med denna nya teknik, " säger Gu.

Pappret, "Furin-medierad sekventiell leverans av anticancercytokin och småmolekylära läkemedel transporterade av grafen, " publicerades i tidig vy online 15 december Avancerade material .