Ett team ledd av professor Choi Hong-Soo vid avdelningen för robotik och mekatronik vid DGIST har upptäckt en metod för att förbättra penetrationen av magnetiska nanopartiklar i cancerceller och deras magnetiska hypertermieffekter genom forskning om kedjedemontering och magnetiska framdrivningsmekanismer med hjälp av en rotationsmekanism. magnetfält.

Publicerad i tidskriften ACS Nano , deras studie fokuserade på leverans av magnetiska terapeutiska medel med hjälp av magnetfält, ett område som uppmärksammas inom cancerbehandling. Det förväntas bidra avsevärt genom att förbättra läkemedelsleveranseffektiviteten och terapeutiska effekter i riktade cancerbehandlingar.

Nyligen har utvecklingen av riktade terapier som selektivt behandlar cancerceller fått uppmärksamhet inom cancerbehandlingsområdet. Bland dem pågår forskning om magnetiska bärare som riktar sig mot cancerceller med hjälp av magnetfält. Ett problem uppstår dock när magnetiska nanopartiklar utsätts för ett enhetligt magnetfält med generell form; de bildar långa kedjor i magnetfältets riktning, vilket försvårar penetration i cancerceller eller tumörer och minskar den terapeutiska effekten.

Som svar analyserade teamet under ledning av professor Choi Hong-Soo vid DGIST interaktionen mellan beteendet hos magnetiska nanopartiklar och vätskeviskositetsmotstånd med hjälp av ett unikt rotationsmagnetfält, och genomförde forskning om kedjedemonteringsmekanismer som selektivt kan kontrollera magnetiska nanopartikelkedjelängder.

Forskargruppen syftade till att verifiera flera faktorer med hjälp av en 3D-tumörmodell (tumörsfäroider), som att justera längden på magnetiska nanopartikelkedjor genom ett roterande magnetfält, förbättrad cellulär absorption och förbättrad magnetisk hypertermibehandling för cancerceller.

Först verifierade teamet kedjedemonteringsmekanismen för magnetiska nanopartiklar inducerade av ett roterande magnetfält. De riktade in sig på cancerceller och tumörsfäroider och inducerade ökad cellulär absorption och penetration genom att driva magnetiska nanopartiklar med ett roterande magnetfält.

Med hjälp av fluorescensmikroskopi för intracellulär fluorescerande magnetisk nanopartikelavbildning och transmissionselektronmikroskopi för observation av cell- och sfäroidtvärsnitt, visade de att användningen av ett rotationsmagnetfält ledde till den djupaste penetrationen av celler och tumörsfäroider jämfört med jämförelsegrupperna (de exponerade till ett enhetligt magnetfält och de som inte utsätts för något magnetfält).

Dessutom inducerade de cancercellsförstörelse med hjälp av alternerande magnetfält för att bekräfta de magnetiska hypertermieffekterna av magnetiska nanopartiklar i varje grupp. Gruppen med den högsta penetrationshastigheten på grund av det roterande magnetfältet visade de mest effektiva behandlingsresultaten. Detta bekräftade att kedjedemontering och magnetisk framdrivning av magnetiska nanopartiklar genom rotationsmagnetiska fält kan förbättra cellulär absorption, penetration och i slutändan de terapeutiska effekterna av magnetiska nanoterapeutika.

Professor Choi Hong-Soo vid DGIST sa:"Vi har verifierat att magnetisk framdrivning genom roterande magnetfält hjälper till att absorbera och penetrera magnetiska nanopartiklar i cancerceller och tumörsfäroider, vilket i slutändan förbättrar tumörbehandlingens effektivitet. Vi förväntar oss att tekniken som utvecklats genom detta forskning kan användas allmänt för att förbättra de terapeutiska effekterna vid riktad cancerbehandling med hjälp av magnetiska terapier."

Mer information: Junhee Choi et al, Magnetiskt förstärkt intracellulärt upptag av superparamagnetiska järnoxidnanopartiklar för antitumörterapi, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c03780

Journalinformation: ACS Nano

Tillhandahålls av DGIST