Innovativa läkemedelsfyllda nanobubblor, kan framgångsrikt triggas i kroppen av röntgenstrålar, har utvecklats av forskare, banar väg för ett nytt utbud av cancerbehandlingar för patienter.

De små bubblorna, känd som liposomer, används ofta inom farmakologi för att kapsla in läkemedel, gör dem mer effektiva vid behandling av sjukdomar. Forskare har nu kunnat konstruera dessa liposomer för att lossa sin droglast på begäran, en gång aktiverad av vanliga röntgenstrålar. Inledande tester har visat att denna teknik är mycket effektiv för att döda tarmcancerceller.

"Utvecklingen och tillämpningen av olika nanomaterialdesigner för läkemedelsleverans är för närvarande ett viktigt fokusområde inom nanomedicin, " säger huvudförfattaren till forskningen Dr Wei Deng, Biträdande utredare vid ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) och forskare vid Macquarie University när forskningen genomfördes.

"Liposomer är redan väletablerade som ett extremt effektivt läkemedelstillförselsystem. Tillverkade av liknande material som cellmembran, dessa "bubblor" är relativt enkla att förbereda, kan fyllas med lämpliga mediciner och sedan injiceras i specifika delar av kroppen. Frågan är dock är att kontrollera den snabba frisättningen av läkemedlet från liposomen, " hon säger.

"Vi har sett till att liposomerna släpper ut sin läkemedelsnyttolast vid exakt rätt tidpunkt och på exakt rätt plats för att säkerställa den mest effektiva behandlingen. Ett sätt att göra detta är att utlösa kollapsen av liposomen när och där det behövs. Våra röntgenutlösare liposomer tillåter denna läkemedelsfrisättning på begäran, " säger Dr Wei Deng.

"Tillvägagångssättet vi tog var att bädda in guldnanopartiklar och den fotokänsliga molekylen verteporfin i liposomens vägg."

"Strålningen från röntgen får verteporfinen att reagera och producera mycket reaktivt singlettsyre som sedan destabiliserar det liposomala membranet, orsakar frisättning av läkemedlet, " säger Dr Wei Deng.

"Guldnanopartiklarna tillsätts i blandningen när de fokuserar röntgenenergin. Detta förbättrar genereringen av singlettsyre och förbättrar därmed hastigheten för membranuppdelningen", hon säger.

Senior forskare på projektet vid Macquarie University och biträdande direktör CNBP, Professor Ewa Goldys noterade studiens framgång med att använda den nya liposomen för att framgångsrikt döda cancerceller, i en laboratoriemiljö.

"Våra röntgenutlösta liposomer var laddade med kemoterapiläkemedlet, doxorubicin, som dödade cancercellerna mycket mer effektivt än utan röntgenutlösning, säger professor Goldys.

"Vi testade sedan våra liposomer för att fastställa effektiviteten mot tarmtumörer. Tumörer som behandlats med våra liposomer krympte gradvis under den två veckor långa testperioden, vilket är ett extremt uppmuntrande resultat."

"För närvarande strålbehandling där röntgenstrålar dödar cancerceller, och kemoterapi, ges vanligtvis till patienter separat, säger prof Goldys.

"Vår metod gör det möjligt att perfekt synkronisera båda behandlingarna så att de kan ges samtidigt. Detta möjliggör förbättrade terapeutiska resultat med potentiellt reducerade doser av läkemedel och/eller strålning som krävs på grund av denna utsökt exakta tidpunkt för frisättning av läkemedel."

Professor Goldys noterar att teamet kommer att fortsätta att arbeta med att optimera de modifierade liposomerna i syfte att gå över till första-i-människa kliniska prövningar som kommer att involvera ytterligare toxikologiskt arbete, en uppskalning av liposomtillverkningsprocessen och utveckling av kliniska protokoll som krävs för myndighetsgodkännande.

Denna forskning rapporterades i den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation med forskare knutna till CNBP, Macquarie University, University of Sydney, Royal North Shore Hospital, Kolling Institute of Medical Research och Sechenov University, Moskva. Experimenten med röntgenstrålning stöddes generöst av Genesis Cancer Care NSW vid Macquarie University Hospital. Dr. Deng och professor Goldys är nu vid University of New South Wales, Sydney.