Nanocatene contenenti medicinali scivolano nei tumori ed esplodono un farmaco chemioterapico in nuclei di cancro difficili da raggiungere, rapporto di ingegneri e scienziati della Case Western Reserve University.

Nei test su ratti e topi, la tecnologia ha eliminato molte più cellule cancerose, ha inibito meglio la crescita del tumore e ha allungato la vita più a lungo rispetto alla tradizionale somministrazione della chemioterapia.

Nel frattempo, il sistema di somministrazione mirato ha utilizzato molto meno doxorubicina del farmaco rispetto alla quantità utilizzata nella chemioterapia tradizionale, salvare i tessuti sani dall'esposizione tossica.

Il nuovo sistema di somministrazione e i risultati sono descritti nell'edizione online della rivista The American Chemical Society ACS Nano .

"Altre nanotecnologie sono state utilizzate per ottenere un farmaco all'interno di un tumore, ma una volta che la droga entra nella porta, rimane vicino alla porta, manca la maggior parte dell'edificio, " disse Efstathios Karathanasis, un professore di ingegneria biomedica e leader del gruppo di ricerca. "Abbiamo usato un diverso tipo di nanotecnologia per contrabbandare il farmaco all'interno del tumore e per far esplodere la bomba, rilasciando il farmaco nella sua forma libera per diffondersi in tutto il tumore".

La chiave del nuovo sistema di somministrazione è la coda della bomba alla doxorubicina.

Il team di Karathanasis ha preso nanoparticelle magnetiche fatte di ossido di ferro e ha modificato le superfici in modo che una si collegasse all'altra, proprio come i mattoncini Lego.

Ne hanno collegati tre insieme e hanno collegato chimicamente una sfera di liposomi riempita con il farmaco.

Hanno quindi iniettato modelli di ratto e topo con le nanocatene, che trasportava solo dal 5 al 10% della doxorubicina utilizzata nella chemioterapia standard. I due roditori sono modelli di due diversi ceppi di quello che viene chiamato cancro al seno triplo negativo, una forma di cancro altamente aggressiva curabile solo con una dura chemioterapia.

I ricercatori hanno iniziato con una forma aggressiva, credere se la tecnologia funziona sui tumori meno curabili, è probabile che funzioni con altri farmaci su altre forme di cancro.

Un giorno dopo, dopo che le nanocatene erano scivolate dal flusso sanguigno e si erano riunite nel tumore, i ricercatori hanno posizionato una bobina di filo, chiamato solenoide, al di fuori dei modelli animali, vicino al tumore. L'elettricità passata attraverso il solenoide crea un campo a radiofrequenza. Il campo faceva vibrare le code magnetiche, rompendo le sfere liposomiali.

Due settimane dopo il trattamento, la crescita del tumore nei ratti che hanno ricevuto il nuovo farmaco è stata inferiore alla metà di quella dei ratti trattati tradizionalmente. Nei ratti che hanno ricevuto due dei nuovi trattamenti, la crescita del tumore è stata ridotta a un decimo rispetto a quella dei ratti trattati tradizionalmente (ad esempio doxorubicina usata clinicamente o doxorubicina liposomiale).

I ratti che hanno ricevuto un nuovo trattamento sono sopravvissuti in media 25 giorni e quelli trattati due volte, 46 giorni, rispetto ai 15 giorni per i ratti trattati tradizionalmente.

morte cellulare, chiamata apoptosi, all'interno del tumore era almeno 10 volte maggiore dopo un trattamento con il nuovo sistema di somministrazione rispetto al trattamento tradizionale.

I ricercatori hanno testato solo l'apoptosi nei topi con una diversa linea cellulare tripla negativa. Il nuovo trattamento ha causato un aumento di quasi 4 volte della morte cellulare all'interno del tumore.

Sia nei topi che nei ratti, il farmaco e la conseguente morte cellulare erano molto più ampiamente distribuiti nei tumori con il rilascio di nanocatene.

"Ci sono probabilmente diversi meccanismi di crescita nei diversi modelli, il che indica che questa tecnologia probabilmente funzionerà in diversi tipi di cancro, " ha detto Ruth Keri, professore associato e vicepresidente del Dipartimento di Farmacologia presso la Case Western Reserve School of Medicine. Keri, che è anche direttore associato per la ricerca di base presso il Case Comprehensive Cancer Center, assistito nelle indagini.

"Questo è un approccio davvero intelligente e nuovo alla consegna mirata. Ma, abbiamo bisogno di molti più test".

Durante la loro sperimentazione, il team ha scoperto di poter controllare la velocità di rilascio del farmaco regolando la radiofrequenza utilizzata per far vibrare la catena.

Hanno in programma di esplorare ulteriormente questa capacità e verificare se il sistema può bloccare la capacità del tumore di metastatizzare, che è la causa più comune di morte per cancro. Inoltre ottimizzeranno il sistema per fornire un rilascio di farmaci più efficiente e rapido, e valutare ulteriormente l'effetto delle dimensioni e della forma delle nanocatene sulla circolazione sanguigna e sulla penetrazione del tumore.