Verbesserung der lieferung von anti-krebs-chemotherapie


Verbesserung der lieferung von anti-krebs-chemotherapie

Eine Studie, die diese Woche veröffentlicht wird, deutet darauf hin, dass Anti-Krebs-Chemotherapien, die Nanopartikel verwenden, um Medikamente tief im Tumorgewebe zu liefern, effektiver sein werden, wenn die Partikel positiv elektrisch geladen werden, weil sie in zunehmendem Maße von proliferierenden Zellen aufgenommen werden, so ein Team von Chemiker und Chemieingenieure an der University of Massachusetts Amherst.

Dies liegt daran, dass eine positive Oberflächenladung eine bessere Aufnahme der Nanopartikel über die Zellmembran ermöglicht, ein Mechanismus, den die Forscher die Kontrolle der meisten Tumorzellen gefunden haben. Gleichzeitig können "negative Partikel, die schneller diffundieren, besser ausfallen, wenn man Drogen tief in Gewebe dringt", sagt UMass Amherst's Neil Forbes mit dem Chemiker Vincent Rotello und den Kollegen. Ihre Beschreibung eines neuen "abstimmbaren" Liefersystems erscheint in der aktuellen Ausgabe von Natur Nanotechnologie.

Für diese Arbeit erfand der Chemieingenieur Forbes und Kollegen ein spezielles dreidimensionales zylindrisches "Labortumor" -Gerät über die Größe des Zeitraums am Ende dieses Satzes. Diese erlauben es Forschern, die relativen Aufnahme- und Diffusionsraten von Arzneimittelabgabepartikeln auf mittlerer Komplexität zu untersuchen und zu vergleichen, höher als einzelne Zellen, aber weniger komplex als ein ganzes Tier. Wie Forbes erklärt: "Dieser Mittelgrund erweist sich als die Größe, bei der die Diffusion eine Rolle bei der Chemotherapie-Arzneimittelabgabe an Gewebe spielt. Das Studium der Zell-Ebene ist zu klein, wir wissen bereits, dass Medikamente dort Tumorzellen töten können."

Auch für diese Studie haben Chemiker Rotello und Kollegen 2-Nanometer-Kern-Goldpartikel erfunden, die mit verschiedenen Oberflächenmaterialien wie Fluoreszenzfarbstoff oder Anti-Krebs-Medikamenten beschichtet werden können. Sie sind 6 Nanometer insgesamt, wenn mit Liganden beschichtet, so dass sie verschiedene Eigenschaften und Funktionalitäten. Die Forscher beziehen sich auf diese Fähigkeit, die Eigenschaften der Nanopartikel zu verändern, dh um unterschiedliche Chemikalien oder Polaritäten hinzuzufügen, als "abstimmbare Oberflächenfunktionalität".

Es war bereits bekannt, dass der Mangel an Liefergenauigkeit eine Schlüsselbegrenzung in der Chemotherapie ist, sagt Forbes. Feste Krebsarten haben oft unregelmäßige Blutgefäßanordnung, zum einen, was bedeutet, dass es immer einige Zellen gibt, die der Chemotherapie entgehen. Aber durch das Experimentieren mit verschiedenen Nutzlasten, die auf den Gold-Nanopartikeln in der neuen Tumor-zylindrischen Vorrichtung getragen werden, haben Rotello, Forbes und Kollegen festgestellt, dass abstimmbare Gold-Nanopartikel ein großes Potenzial haben, solche Hindernisse zu überwinden, weil sie klein sind, diffundieren leicht durch den Tumor und sind weniger Toxisch für den Körper als andere Moleküle. In mathematischen Modellierung und Experimente Prüfung der Wirksamkeit von mehreren Bedingungen: Droge oder Farbstoff ohne Partikel; Partikel, die mit Fluoresceinfarbstoff beschichtet sind, positive oder negative Ladung; Und Partikel, die mit Anti-Krebs-Medikament Doxorubicin, positive oder negative Ladung beschichtet sind, zeigen die UMass Amherst Forscher, dass Gold-Nanopartikel sich im 3-D-zylindrischen Tumorgewebe bewegen und lokalisieren, je nachdem, ob die Nanopartikel positiv oder negativ geladen sind.

Weiterhin sagen sie, dass unter den meisten Umständen positiv geladene Nanopartikel die Auslieferung an die Mehrheit der Zellen innerhalb von Tumoren verbessern werden, während negativ geladene Teilchen besser bei der Bereitstellung von Medikamenten tief in Gewebe ausführen würden, weil sie mit einer schnelleren Rate diffundierten. "Die mathematischen Modelle schlugen das vor Die Rate der zellulären Aufnahme beider Teilchen war schnell in apoptotischen und nekrotischen Geweben. Darüber hinaus ist die Aufnahme Kinetik der positiven Partikel irreversibel, aber ist reversibel für negative Partikel über die Zeitskalen untersucht ", schreiben sie.

Insgesamt fasst Rotello, Forbes und Kollegen zusammen, "die Fähigkeit, die Oberflächenladung zu steuern, um die Gewebepenetration und die Arzneimittelfreisetzung zu kontrollieren, macht Goldnanopartikel zu einem flexiblen und leistungsstarken Medikamentenabgabevehikel" und diese Aufnahme, nicht Diffusion, ist der dominierende Mechanismus bei der Partikelabgabe. " Was wir in der Lage waren zu tun, ist, mehr Droge in die Zellen mit den positiv geladenen Teilchen als mit negativem oder mit Droge allein zu erhalten ", fügt Forbes hinzu.

In der Zukunft fügt er hinzu: "Wenn du weiterhin Partikel für die Medikamentenabgabe entwerfen würdest, suchst du nach denen, die die Aufnahme und nicht die Diffusion verbessern, auf der Grundlage dieser Experimente. Das gibt uns eine Plattform, wo wir diese Werkzeuge nutzen können Um andere Anti-Krebs-Medikamente zu betrachten und die Beziehung zwischen Zell-Ebene und Gewebe-Ebene Effekte zu bewerten."

Die Modellierung und Experimente wurden durch Stipendien der National Institutes of Health und der National Science Foundation unterstützt.

Quelle

Universität von Massachusetts Amherst

156th Knowledge Seekers Workshop Jan 26 2017. Subtitles. (Video Medizinische Und Professionelle 2020).

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