I ricercatori di Rice hanno scoperto che gli agenti chemioterapici attaccati ai nanotubi sono troppo grandi per passare attraverso i pori dei normali vasi sanguigni (a sinistra), ma abbastanza piccolo da passare attraverso i pori dei vasi cancerogeni. Una volta attraverso, i nanotubi personalizzati possono essere assorbiti dalle cellule tumorali per fornire i loro carichi terapeutici. Credito:Rei Suzuki/Università del Texas MD Anderson Cancer Center
(Phys.org) — Breve, i nanotubi di carbonio personalizzati hanno il potenziale per fornire farmaci alle cellule tumorali del pancreas e distruggerle dall'interno, secondo i ricercatori della Rice University e dell'MD Anderson Cancer Center dell'Università del Texas.
I nanotubi incontaminati prodotti attraverso un nuovo processo sviluppato alla Rice possono essere modificati per trasportare farmaci ai tumori attraverso le fessure nelle pareti dei vasi sanguigni che le particelle più grandi non possono attraversare.
I nanotubi possono quindi prendere di mira e infiltrarsi nei nuclei delle cellule cancerose, dove i farmaci possono essere rilasciati attraverso la sonicazione - cioè, scuotendoli.
La ricerca condotta dal chimico della Rice Andrew Barron è stata riportata nella Royal Society of Chemistry's Journal of Materials Chemistry B .
La maggior parte dei malati di cancro al pancreas muore entro un anno dalla diagnosi e ha un tasso di sopravvivenza a cinque anni del 6%, in parte perché non esiste un metodo per la diagnosi precoce, secondo l'American Cancer Society. I tumori sono spesso inoperabili e anche le cellule tumorali del pancreas sono difficili da raggiungere con la chemioterapia, ha affermato il coautore Jason Fleming, un professore di oncologia chirurgica presso MD Anderson.
"Questi risultati sono incoraggianti perché offrono una potenziale soluzione di consegna per i pazienti con cancro al pancreas i cui tumori resistono alla chemioterapia standard, " Fleming ha detto. "Esistono barriere molecolari e biologiche per un'efficace somministrazione della chemioterapia ai tumori del cancro del pancreas, e questi nanotubi potrebbero essere in grado di renderne alcuni irrilevanti".
Gli scienziati del riso hanno realizzato nanotubi abbastanza puri da poter essere modificati allo scopo e abbastanza piccoli da spremere attraverso le difese del corpo, disse Barrone. I ricercatori sapevano dal lavoro precedente che i nanotubi potevano essere modificati - un processo chiamato funzionalizzazione - per trasportare agenti chemioterapici e rilasciarli a una velocità controllata attraverso la sonicazione.
Le immagini di microscopia confocale laser mostrano che i nanotubi combinati con polietileneimina e tag fluorescenti possono essere assorbiti dalle cellule tumorali del pancreas. L'immagine a sinistra mostra nanotubi con colorante rodamina B nelle cellule; l'immagine al centro mostra una cella colorata con DAPI e l'immagine a destra combina i due. Crediti:Enrico Andreoli/Rice University
"Questa volta, stavamo cercando di capire quanto dovrebbero essere lunghi i tubi e l'entità della funzionalizzazione per massimizzare l'assorbimento da parte delle cellule, " disse Barrone.
Diverse scoperte sono state fondamentali, Egli ha detto. Primo, Studente laureato in riso, L'alunno e coautore Alvin Orbaek ha purificato i nanotubi di carbonio dei catalizzatori di ferro necessari alla loro crescita lavandoli con il cloro. "Le particelle di ferro rimaste danneggiano i tubi per ossidazione, " ha detto Barron. "Ciò rende difficile l'uso successivo."
Il passo successivo è stato quello di ridurre le dimensioni dei nanotubi. I nanotubi molto lunghi sono flosci e difficili da trattare, disse Barrone. Enrico Andreoli, un associato di ricerca post-dottorato nel gruppo di Barron e autore principale dell'articolo, utilizzato un processo termico per tagliarli a una lunghezza media di 50 nanometri. (Un capello umano è circa 100, 000 nanometri di larghezza.)
"Invece di ritrovarsi con una soffice polvere di nanotubi, otteniamo qualcosa che sembra un disco da hockey, " Ha detto Barron. "Non è denso - sembra un disco spugnoso - ma puoi tagliarlo con una lama di rasoio. Puoi pesarlo e fare chimica accurata con esso."
Il laboratorio di Barron ha aggiunto polietileneimmina (PEI) alle superfici dei nanotubi. Nei test di laboratorio, i tubi modificati sono stati facilmente dispersi nel liquido e in grado di passare attraverso le barriere nelle cellule cancerose vive per infiltrarsi nei nuclei. Una variante a piccole molecole di PEI si è rivelata meno tossica per le cellule rispetto alle versioni più grandi, disse Barrone.
"Questa ricerca mostra che le particelle sono abbastanza piccole da entrare nelle cellule dove vuoi che siano e che potrebbero avere un maggiore vantaggio di uccidere, ma questo è ancora sconosciuto, " ha detto Fleming.
fiammingo, il cui lavoro si concentra sul miglioramento della somministrazione di farmaci per il cancro del pancreas, ha avvertito che sono necessarie ulteriori ricerche. "Il prossimo passo sarà testare questo approccio nei topi che hanno trapianti prelevati da tumori umani, " ha detto. "L'architettura di questi tumori somiglierà più da vicino a quella del cancro del pancreas umano".
