Läkemedelsbelagda nanotrådar av järn som kan ledas till platsen för en tumör med hjälp av ett externt magnetfält innan man aktiverar en trestegs cancerdödande mekanism kan ge ett effektivt alternativ för cancerterapi.

Samutvecklad av KAUST-forskare, dessa nanotrådar släpper ut sin droglast inuti cancerceller, samtidigt som du slår hål i cellens membran och levererar en strålande värme. Medan kombinationsterapin maximerar cancercelldöd, dess mycket riktade karaktär bör minimera biverkningar.

Järn var det självklara materialet för att tillverka nanotrådarna, säger Jürgen Kosel, som leder gruppen på KAUST, som inkluderar Jasmeen Merzaban och Boon Ooi, och som ledde arbetet med forskare från CIC biomaGUNE i San Sebastian, Spanien.

Den första faktorn är säkerheten. "Järn, i molekylär form, är ett naturligt material i våra kroppar, nödvändig för syretransport, " Kosel förklarar. Nanotrådarna består av en järnkärna, belagd med ett järnoxidskal. "Järnoxidbaserade nanomaterial har godkänts av tillsynsorgan för användning vid magnetisk resonanstomografi och som kosttillskott i fall av näringsbrist, " han säger.

Förutom deras biokompatibilitet, de magnetiska egenskaperna hos järnbaserade material är en viktig fördel. "Med ofarliga magnetfält, vi kan transportera dem; koncentrera dem i önskat område; rotera eller få dem att vibrera, som vi gjorde i den här studien; och till och med upptäcka dem genom magnetisk resonanstomografi, " säger Aldo Martínez-Banderas, en medlem av Kosels team. Använda magnetiska fält med låg effekt, teamet agiterade nanotrådarna på ett sätt som öppnade membranet av målceller, inducerar celldöd.

Den ytterligare fördelen är att kärna-skal nanotrådar starkt absorberar nära-infrarött ljus, värms upp när de gör det. Eftersom ljus med denna våglängd kan tränga långt in i kroppen, nanotrådarna kunde värmas upp med hjälp av lasrar riktade mot tumörstället. "Kärna-skal nanotrådarna visade en extremt hög fototermisk omvandlingseffektivitet på mer än 80 procent, vilket översattes till en stor intracellulär värmedos, " säger Martínez-Banderas.

Till sist, anticancerläkemedlet doxorubicin fästes till nanotrådarna via pH-känsliga länkar. Eftersom tumörmiljön vanligtvis är surare än frisk vävnad, länken bryts selektivt ned i eller nära tumörceller, släpper ut läkemedlet där det behövs. "Kombinationen av behandling resulterade i nästan fullständig cancercellablation och var effektivare än individuella behandlingar eller enbart anticancerläkemedlet, " säger Martínez-Banderas.

"Tagen tillsammans, förmågan hos järnbaserade nanomaterial gör dem mycket lovande för skapandet av biomedicinska nanorobotar, som skulle kunna revolutionera vården, " tillägger Kosel. "Även om detta kan verka futuristiskt, utvecklingen är på god väg."