De flesta tumörer innehåller områden med låg syrekoncentration där cancerterapier baserade på verkan av reaktiva syrearter är ineffektiva. Nu, Amerikanska forskare har utvecklat ett hybrid nanomaterial som frigör en fri-radikalgenererande prodrug inuti tumörceller vid termisk aktivering. Som de rapporterar i journalen Angewandte Chemie , de fria radikalerna förstör cellkomponenterna även under syrefattiga förhållanden, orsakar apoptos. Leverans, släpp, och hybridmaterialets verkan kan kontrolleras exakt.

Många väletablerade cancerbehandlingssystem är baserade på generering av reaktiva syrearter (ROS), som inducerar apoptos för tumörcellerna. Dock, denna mekanism fungerar bara i närvaro av syre, och hypoxiska (syrefattiga) regioner i tumörvävnaden överlever ofta den ROS-baserade behandlingen. Därför, Younan Xia vid Georgia Institute of Technology och Emory University, Atlanta, USA, och hans team har utvecklat en strategi för att leverera och släppa en radikalgenererande prodrug som, vid aktivering, skadar celler genom en radikalmekanism av ROS-typ, men utan behov av syre.

Författarna förklarade att de var tvungna att vända sig till området polymerisationskemi för att hitta en förening som producerar tillräckligt med radikaler. Där, azoföreningen AIPH är en välkänd polymerisationsinitiator. I medicinska tillämpningar, det genererar fria alkylradikaler som orsakar DNA-skador och lipid- och proteinperoxidation i celler även under hypoxiska förhållanden. Dock, AIPH måste levereras säkert till cellerna i vävnaden. Således, forskarna använde nanocages, vars håligheter var fyllda med laurinsyra, ett så kallat phase-change material (PCM) som kan fungera som bärare för AIPH. Väl inne i målvävnaden, bestrålning med en nära-infraröd laser värmer upp nanocages, orsakar PCM att smälta och triggar frisättning och nedbrytning av AIPH.

Detta koncept fungerade bra, som teamet har visat med en mängd olika experiment på olika celltyper och komponenter. Röda blodkroppar genomgick en uttalad hemolys. Lungcancerceller inkorporerade nanopartiklarna och skadades allvarligt av den utlösta frisättningen av radikalstartern. Aktinfilament drogs tillbaka och kondenserades efter behandlingen. Och lungcancercellerna visade signifikant hämning av deras tillväxthastighet, oberoende av syrekoncentrationen.

Även om författarna medger att "effektiviteten fortfarande behöver förbättras genom att optimera de involverade komponenterna och förhållandena, "de har visat effektiviteten av deras hybridsystem för att döda celler, även på platser där syrehalten är låg. Denna strategi kan vara mycket relevant inom nanomedicin, cancerterapier, och i alla applikationer där riktad leverans och kontrollerad frisättning med suveräna rumsliga/temporala upplösningar önskas.