(Phys.org) — I ricercatori del Jonsson Comprehensive Cancer Center dell'UCLA hanno sviluppato un innovativo sistema di somministrazione di farmaci in cui minuscole particelle chiamate nanodiamanti vengono utilizzate per trasportare i farmaci chemioterapici direttamente nei tumori cerebrali. È stato scoperto che il nuovo metodo si traduce in una maggiore efficienza nell'uccidere il cancro e in meno effetti collaterali dannosi rispetto ai trattamenti esistenti.

La ricerca, pubblicato nel numero anticipato online della rivista peer-reviewed Nanomedicina:nanotecnologia, Biologia e Medicina , è stata una collaborazione tra Dean Ho della UCLA School of Dentistry e colleghi del Lurie Children's Hospital di Chicago e della Feinberg School of Medicine della Northwestern University. Ho co-dirige il Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology dell'UCLA Dentistry ed è professore nella divisione di biologia e medicina orale, la divisione di protesi avanzata, e il dipartimento di bioingegneria.

Il glioblastoma è il tipo più comune e letale di tumore al cervello. Nonostante il trattamento con la chirurgia, radiazioni e chemioterapia, il tempo di sopravvivenza mediano per i pazienti con glioblastoma è inferiore a un anno e mezzo. I tumori sono notoriamente difficili da trattare, in parte perché i farmaci chemioterapici iniettati da soli spesso non sono in grado di penetrare nel sistema di vasi sanguigni protettivi che circondano il cervello, nota come barriera ematoencefalica. E quei farmaci che attraversano la barriera non rimangono concentrati nel tessuto tumorale abbastanza a lungo da essere efficaci.

Il farmaco doxorubicina, un comune agente chemioterapico, ha mostrato risultati promettenti in una vasta gamma di tumori, ed è servito come farmaco modello per il trattamento dei tumori cerebrali quando iniettato direttamente nel tumore. Il team di Ho ha originariamente sviluppato una strategia per attaccare fortemente le molecole di doxorubicina alle superfici dei nanodiamanti, creando una sostanza combinata chiamata ND–DOX.

I nanodiamanti sono particelle a base di carbonio di circa 4-5 nanometri di diametro che possono trasportare un'ampia gamma di composti farmaceutici. E mentre le proteine ​​delle cellule tumorali sono in grado di espellere la maggior parte dei farmaci antitumorali che vengono iniettati nella cellula prima che questi farmaci abbiano il tempo di agire, non possono sbarazzarsi dei nanodiamanti. Così, le combinazioni farmaco-nanodiamante rimangono nelle cellule molto più a lungo senza influenzare il tessuto che circonda il tumore.

Ho e i suoi colleghi hanno ipotizzato che il glioblastoma potrebbe essere trattato in modo efficiente con un farmaco modificato con nanodiamante utilizzando una tecnica di iniezione diretta nota come somministrazione potenziata dalla convezione, o CED. Hanno usato questo metodo per iniettare ND-DOX direttamente nei tumori cerebrali in modelli di roditori.

I ricercatori hanno scoperto che i livelli di ND-DOX nei tumori sono stati mantenuti per una durata ben oltre quella della sola doxorubicina, dimostrando che la doxorubicina è stata assorbita nel tumore ed è rimasta più a lungo quando attaccata ai nanodiamanti. Inoltre, È stato anche scoperto che ND-DOX aumenta l'apoptosi, la morte programmata delle cellule cancerose, e riduce la vitalità cellulare nelle linee cellulari di glioma (cancro al cervello).

I risultati hanno anche dimostrato per la prima volta che la somministrazione di ND-DOX limitava la quantità di doxorubicina distribuita al di fuori del tumore. Questo ha ridotto gli effetti collaterali tossici e ha mantenuto più farmaco nel tumore più a lungo, aumentando l'efficienza di uccisione del tumore del farmaco senza influenzare il tessuto circostante. Il tempo di sopravvivenza è aumentato significativamente nei ratti trattati con ND-DOX, rispetto a quelli dati solo doxorubicina non modificata.

I nanodiamanti hanno molte sfaccettature, quasi come la superficie di un pallone da calcio, e può legarsi alla doxorubicina in modo molto forte e rapido, Ho notato. Ulteriori ricerche amplieranno l'elenco dei farmaci chemioterapici per il cancro al cervello che possono essere applicati alle superfici dei nanodiamanti per migliorare il trattamento e ridurre gli effetti collaterali.

Affinché una nanoparticella abbia un significato traslazionale, deve avere il maggior numero di vantaggi progettati in un unico sistema nel modo più semplice possibile.

"I nanomateriali sono veicoli promettenti per il trattamento di diversi tipi di cancro, " Ho detto. "Stiamo cercando i farmaci e le situazioni in cui la nanotecnologia aiuta effettivamente la chemioterapia a funzionare meglio, rendendo più facile per il paziente e più difficile per il cancro".

Questo studio ha dimostrato che la somministrazione potenziata dalla convezione di ND-DOX offre un potente sistema di somministrazione del trattamento contro questi tumori cerebrali molto difficili e mortali, Ho detto.

Ha notato che questo progetto su larga scala ha avuto successo grazie alle interazioni multidisciplinari e proattive tra il suo team di bioingegneri e i loro eccezionali collaboratori clinici della Northwestern University e del Lurie Children's Hospital.