Forskare från Skoltech och deras kollegor från Hadassah Medical Center har utvecklat hybrid nanostrukturerade partiklar som kan magnetiskt styras till tumören, spåras av deras fluorescens och pressas för att frigöra läkemedlet på begäran med ultraljud. Denna teknik kan hjälpa till att göra cancerkemoterapi mer målinriktad. Uppsatsen publicerades i tidskriften Kolloider och ytor B:Biogränssnitt .

Nuvarande behandlingar för cancer inkluderar kemoterapi, immunterapi, strålning, och operation, men dessa är ofta inte tillräckligt selektiva för att bara rikta in sig på tumören och inte de friska vävnaderna runt den. De är också mycket giftiga för hela organismen, vilket gör terapi svår att tolerera för patienten. En lösning på dessa problem är så kallad fokalterapi, och specifikt leverera läkemedel till tumören i nanopartiklar, för vilka flera biokompatibla material har undersökts. Den tekniken kan också användas för diagnostiska ändamål, förstärkning av medicinsk bildbehandling.

Skoltech-teamet, ledd av professor Dmitry Gorin från Center for Photonics and Quantum Materials och professor Timofei Zatsepin från Center for Life Sciences, utvecklat multifunktionella nanostrukturerade partiklar som innehåller magnetiska nanopartiklar, fluorescerande Cy5 eller Cy7 färgämnen, och läkemedlet doxorubicin. MRT-undersökning utfördes av Dr. Kirill Petrov från Hadassah Medical Center. Dynamisk ljusspridning, fluorescerande tomografi, och histologiska studier utfördes med hjälp av utrustningen från Bioimaging and Spectroscopy Core Facility vid Skolkovo Institute of Science and Technology.

Dessa små kapslar kan magnetiskt styras till de specifika platserna i tumören, ger bra kontrast vid högupplöst MR, optoakustisk, och fluorescerande avbildning, och kan triggas att frigöra läkemedlet med ultraljud. Multikomponentkapslar möjliggör multifunktionalitet hos kapslarna:multimodalitet för bildbehandling (fluorescerande, optoakustisk, MRI), fjärrutlösning (fokuserat ultraljud), och navigering (magnetfältsgradient).

"Drogeleveransbärare framställdes genom en kombination av två metoder. Den första föreslogs av medförfattarna till den här artikeln tidigare och kallas frysningsinducerad metod (FIL). Denna metod har framgångsrikt tillämpats för laddning av vaterite submikronpartiklar med oorganiska nanopartiklar, proteiner, lågmolekylära läkemedel etc. Vateritpartiklarna tjänade som mallar för läkemedelsleveransbärare och avlägsnades efter bildandet av ett polymerskal. Den andra metoden är lager för lager montering som har använts för bildning av biologiskt nedbrytbart polymerskal, " förklarar Gorin.

Teamet använde in vitro-experiment och in vivo djurstudier för att visa att metoden är funktionell:de kunde visa ökad riktad leverans av doxorubicin i levern efter ultraljudsmedierad frisättning.

"Den här tekniken bör klara prekliniska studier med hjälp av djurmodeller för att utvärdera terapeutisk effektivitet och säkerhet för ett sådant läkemedelstillförselsystem. Det kommer att vara nästa steg i vår forskning, " noterar Zatsepin.