Ungefär var tjugo personer kommer att utveckla kolorektal cancer under sin livstid, vilket gör den till den tredje vanligaste formen av sjukdomen i USA i Europa, det är den näst vanligaste cancerformen.

Den mest använda första behandlingslinjen är kirurgi, men detta kan resultera i ofullständigt avlägsnande av tumören. Cancerceller kan lämnas kvar, kan leda till återfall och ökad risk för metastaser. Verkligen, medan många patienter förblir cancerfria i månader eller till och med år efter operationen, tumörer är kända för att återkomma i upp till 50 procent av fallen.

Konventionella behandlingar som används för att förhindra att tumörer återkommer efter operationen skiljer inte tillräckligt mellan friska och cancerceller, leder till allvarliga biverkningar.

I en tidning som publicerades i dag i tidskriften Naturmaterial , forskare vid MIT beskriver en självhäftande lapp som kan fastna på tumörstället, antingen före eller efter operationen, att leverera en trippelkombination av läkemedel, gen, och fototerapi (ljusbaserad).

Att släppa denna trippelkombinationsterapi lokalt, på tumörstället, kan öka effektiviteten av behandlingen, enligt Natalie Artzi, en forskare vid MIT:s Institute for Medical Engineering and Science (IMES) och en biträdande professor i medicin vid Brigham and Women's Hospital, som ledde forskningen.

Det allmänna tillvägagångssättet för cancerbehandling idag är användningen av systemiska, eller hela kroppen, behandlingar som kemoterapiläkemedel. Men avsaknaden av specificitet hos cancerläkemedel innebär att de ger oönskade biverkningar när de administreras systemiskt.

Vad mer, endast en liten del av läkemedlet når själva tumörstället, vilket innebär att den primära tumören inte behandlas så effektivt som den borde vara.

Verkligen, ny forskning på möss har funnit att endast 0,7 procent av nanopartiklar som administreras systemiskt faktiskt hittade sin väg till måltumören.

"Detta betyder att vi behandlar både källan till cancern - tumören - och de metastaser som härrör från den källan, på ett suboptimalt sätt, "Säger Artzi." Det var det som fick oss att tänka lite annorlunda, att titta på hur vi kan dra nytta av framsteg inom materialvetenskap, och i synnerhet nanoteknik, att behandla den primära tumören på ett lokalt och ihållande sätt. "

Forskarna har utvecklat ett hydrogelplåster med trippelterapi, som kan användas för att behandla tumörer lokalt. Detta är särskilt effektivt eftersom det kan behandla inte bara själva tumören utan alla celler kvar på platsen efter operationen, förhindra att cancern återkommer eller metastaserar i framtiden.

För det första, plåstret innehåller guld nanorods, som värms upp när nära-infraröd strålning appliceras på lokalområdet. Detta används för att termiskt ablatera, eller förstöra, tumören.

Dessa nanorods är också utrustade med ett kemoterapiläkemedel, som frigörs när de värms upp, att rikta tumören och dess omgivande celler.

Till sist, guld nanosfärer som inte värms upp som svar på den nära infraröda strålningen används för att leverera RNA, eller genterapi till platsen, för att tysta en viktig onkogen vid kolorektal cancer. Onkogener är gener som kan få friska celler att omvandlas till tumörceller.

Forskarna föreställer sig att en läkare kan ta bort tumören, och applicera sedan plåstret på kolonns inre yta, för att säkerställa att inga celler som sannolikt orsakar cancerrecidiv finns kvar på platsen. När plåstret försämras, det kommer gradvis att släppa de olika terapierna.

Plåstret kan också fungera som ett neoadjuvans, en terapi utformad för att krympa tumörer före resektion, Säger Artzi.

När forskarna testade behandlingen på möss, de fann att i 40 procent av fallen där plåstret inte applicerades efter tumörborttagning, cancern återvände.

Men när plåstret applicerades efter operationen, behandlingen resulterade i fullständig remission.

Verkligen, även när tumören inte togs bort, enbart trippelkombinationsterapin räckte för att förstöra den.

Till skillnad från befintlig kolorektal cancerkirurgi, denna behandling kan också appliceras på ett minimalt invasivt sätt. I nästa fas av deras arbete, forskarna hoppas kunna gå över till experiment i större modeller, för att använda koloskopiutrustning inte bara för cancerdiagnos utan också för att injicera plåstret på platsen för en tumör, när det upptäcks.

"Denna administrationsmodalitet skulle möjliggöra, åtminstone hos cancerpatienter i ett tidigt skede, undvikande av öppen fältkirurgi och tjocktarmsresektion, ", säger Artzi. "Lokal tillämpning av trippelterapi kan således förbättra patienternas livskvalitet och terapeutiska resultat."