Ingenjörer vid Washington University i St Louis hittade ett sätt att hindra en cancertumör från att växa genom att använda nanopartiklar av huvudingrediensen i vanliga antacida tabletter.

Forskargruppen, leds av Avik Som, en doktorand/doktorand, och Samuel Achilefu, PhD, professor i radiologi och i biokemi &molekylär biofysik vid School of Medicine och i biomedicinsk teknik vid School of Engineering &Applied Science, i samarbete med två labb på Högskolan för teknik och tillämpad vetenskap, använde två nya metoder för att skapa nanopartiklar från kalciumkarbonat som injicerades intravenöst i en musmodell för att behandla solida tumörer. Föreningen ändrade pH i tumörmiljön, från surt till mer alkaliskt, och hindrade cancern från att växa.

Med detta arbete, forskare visade för första gången att de kan modulera pH i solida tumörer med avsiktligt utformade nanopartiklar. Resultaten av forskningen publicerades nyligen online i Nanoskala .

"Cancer dödar på grund av metastaser, sa Som, som arbetar med en doktorsexamen i biomedicinsk teknik vid sidan av en medicinsk examen. "Ph-värdet i en tumör har varit starkt korrelerat med metastaser. För att en cancercell ska ta sig ut ur den extracellulära matrisen, eller cellerna runt den, en av metoderna som den använder är ett sänkt pH." Forskarna försökte hitta nya metoder för att höja pH-värdet i tumören och göra det bara i tumörmiljön. I vatten, pH i kalciumkarbonat ökar så högt som 9. Men när det injiceras i kroppen, teamet upptäckte att kalciumkarbonat bara höjer pH till 7,4, det normala pH-värdet i människokroppen. Dock, att arbeta med kalciumkarbonat innebar vissa utmaningar.

"Kalciumkarbonat gillar inte att vara liten, "Som sa. "Kalciumkarbonatkristaller är normalt 10 till 1, 000 gånger större än en idealisk nanopartikel för cancerterapi. Dessutom, kalciumkarbonat i vatten kommer ständigt att försöka växa, som stalaktiter och stalagmiter i en grotta."

För att lösa det här problemet, Som arbetade tillsammans med andra forskare på Högskolan för teknik och yrke för att skapa två unika lösningar. Samarbetar med forskare i Pratim Biswas labb, PhD, Lucy &Stanley Lopata professor och ordförande för institutionen för energi, Miljö- och kemiteknik, de utvecklade en metod som använder polyetylenglykol-baserad diffusion för att syntetisera kalciumkarbonat på 20 och 300 nanometer.

Arbetar med Srikanth Singamaneni, PhD, biträdande professor i materialvetenskap, de utvecklade en annan metod för att skapa 100 nanometer stort kalciumkarbonat genom att bygga på en metod som kallas etanolassisterad diffusion. Genom att dra nytta av den kompletterande expertisen från de olika labben, forskarna utvecklade ett lösningsmedel av albumin för att förhindra att kalciumkarbonatnanopartiklarna växer, så att de kan injiceras i kroppen intravenöst.

Vanligen, nanopartiklar har gjorts med guld och silver. Dock, inte heller finns i människokroppen, och det finns oro för att de samlas i kroppen.

"Kalcium och karbonat finns båda tungt i kroppen, och de är i allmänhet giftfria, ", sa Som. "När kalciumkarbonat löser sig, karbonatet blir till koldioxid och frigörs genom lungorna, och kalcium ingår ofta i benen."

Som och teamet injicerade kalciumkarbonat-nanopartiklarna i musfibrosarkommodellen dagligen, som hindrade tumören från att växa. Dock, när de slutade injicera nanopartiklarna, det började växa igen.

Går framåt, forskarna planerar att bestämma den optimala dosen för att förhindra metastaser, förbättra inriktningen på tumörer och avgöra om det kan användas med kemoterapiläkemedel.