La resistenza ai farmaci chemioterapici contribuisce al fallimento del trattamento in oltre il 90% dei tumori metastatici. Superare questo ostacolo migliorerebbe significativamente i tassi di sopravvivenza al cancro.

Dean Ho, professore associato di ingegneria biomedica e ingegneria meccanica presso la Northwestern University, ritiene che una minuscola particella di carbonio chiamata nanodiamante possa offrire una soluzione efficace per la somministrazione di farmaci per i tumori difficili da trattare.

Negli studi su modelli di cancro al fegato e al seno in vivo, Ho e un team multidisciplinare di scienziati, ingegneri e medici hanno scoperto che una quantità normalmente letale di un farmaco chemioterapico quando legato a nanodiamanti riduceva significativamente le dimensioni dei tumori nei topi. Anche i tassi di sopravvivenza sono aumentati e non sono stati osservati effetti tossici su tessuti e organi.

Questo è il primo lavoro che dimostra il significato e il potenziale traslazionale dei nanodiamanti nel trattamento dei tumori resistenti alla chemioterapia. I risultati saranno pubblicati il ​​9 marzo sulla rivista Scienza Medicina Traslazionale.

"I nostri risultati mostrano l'enorme potenziale traslazionale del nanodiamante per migliorare significativamente l'efficacia del trattamento del cancro resistente ai farmaci e contemporaneamente migliorare la sicurezza, " disse Ho, che ha guidato la ricerca ed è l'autore corrispondente dell'articolo. "Questi sono vantaggi fondamentali. Abbiamo scelto di studiare questi tumori chemio-resistenti perché rimangono uno dei maggiori ostacoli al trattamento del cancro e al miglioramento della sopravvivenza dei pazienti".

Ho fa parte della McCormick School of Engineering and Applied Science della Northwestern ed è membro del Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center della Northwestern University.

I nanodiamanti sono materiali a base di carbonio di circa 2-8 nanometri di diametro. La superficie di ogni nanodiamante possiede gruppi funzionali che consentono di attaccarvi un ampio spettro di composti, compresi gli agenti chemioterapici.

I ricercatori hanno preso questi nanodiamanti e hanno legato loro in modo reversibile il comune farmaco chemioterapico doxorubicina utilizzando un processo di sintesi scalabile, che migliora il rilascio prolungato del farmaco.

Ho e i suoi colleghi hanno studiato modelli murini con tumori al fegato e al seno. In questi tumori resistenti, i farmaci sono in grado di entrare nei tumori ma vengono espulsi immediatamente a causa di una risposta innata nel fegato e nel seno per espellere questi farmaci.

Hanno trattato un gruppo di animali con i complessi doxorubicina-nanodiamante e un altro gruppo con il solo farmaco. In quelli trattati con i complessi di nanodiamante, il chemioterapico è rimasto in circolazione più a lungo - fino a 10 volte più a lungo - di quelli trattati con il solo farmaco. Inoltre, il farmaco stesso è stato trattenuto in entrambi i tipi di tumori per un periodo di tempo significativamente più lungo. Un tasso di ritenzione così alto significa che dovrebbe essere somministrata una quantità minore del farmaco molto tossico, riducendo così gli effetti collaterali.

I ricercatori hanno anche scoperto che i complessi farmaco-nanodiamante non hanno avuto effetti negativi sul conteggio dei globuli bianchi. Ciò è particolarmente importante per il trattamento del cancro:se la conta dei globuli bianchi scende al di sotto di un certo livello, il trattamento viene interrotto a causa del rischio di complicanze maggiori.

"I nanodiamanti hanno un'eccellente biocompatibilità, e il processo di formulazione di complessi nanodiamante-farmaco è molto economico, " disse Edward K. Chow, un borsista post-dottorato con il G.W. Fondazione Hooper e l'Università della California, San Francisco, e primo autore dell'articolo. "I nanodiamanti possiedono numerosi tratti distintivi di un sistema di somministrazione di farmaci ideale e sono piattaforme promettenti per far progredire la terapia del cancro".