Persönliche Gesundheit

Neuartige Nanopartikel erhöht die Strahlung tumor töten

Strahlung tötet Tumoren durch die Schaffung der freie Sauerstoff-Radikale, die Schäden an der tumor-DNA. Jedoch, der Mangel an Sauerstoff in der Mitte von Tumoren blockiert die Produktion von freien radikalen, die Hemmung der Strahlung töten. NIBIB-Forscher haben jetzt entworfen, ein Nanopartikel, erzeugt durch Bestrahlung freie Sauerstoff-Radikale auch in den low-Sauerstoff-center von Tumoren drastisch erhöhen, den Erfolg der Strahlentherapie.

Zu wenig Sauerstoff (Hypoxie) Regionen in den Kern von Tumoren bewirkt eine starke Resistenz gegen Strahlentherapie verursacht Krebs, invasion und Metastasierung. Hypoxie, ein gemeinsames Merkmal von soliden Tumoren tritt in der core-region der meisten Krebsarten, so die Entwicklung von Therapien, die überwindung der tumor-Hypoxie-problem ist ein kritisches Ziel für die Erhöhung der Wirksamkeit der Krebs-Therapie.

In der NIBIB Labor der Molekularen Bildgebung und Nanomedizin (LOMIN) unter der Leitung von Xiaoyuan (Shawn) Chen, Ph. D., Senior Investigator, einer der wichtigsten Bereiche der Forschung ist die Erzeugung von Nanopartikeln, können Ziel und töten Tumore ohne Schädigung umliegenden gesunden Gewebe. Zu diesem Zweck Labor hat verschiedene Nanopartikel, viele, die tragen Chemotherapeutika wie doxorubicin, und lassen Sie Sie an der tumor-Website.

In der aktuellen Studie, angeführt von Wenpei Fan, Ph. D., ein postdoctoral fellow in der LOMIN Labor, die Nanopartikel trägt eine andere Klasse von Molekülen—verbindungen entwickelt, um die Arbeit mit Strahlung und verbessern Sie Ihre Fähigkeit, um die Krebszellen abzutöten. Die Arbeit wird berichtet, in der März-Ausgabe der Zeitschrift „Nature Communications“.

Die Nanopartikel, die Sie entwickelt genannt wird, eine hohle mesoporöse organosilica Nanopartikel (HMON). Mesoporöse bezieht sich auf die Größe der Poren in der Nanopartikel, durch die anti-Krebs-verbindungen geladen werden können und dann freigegeben werden, wenn Sie an den tumor. Eine mesoporöse material enthält Poren mit einem Durchmesser zwischen 2 und 50 Nanometer. Zum Vergleich, mikroporöse Materialien haben Poren, die kleiner als 2 Nanometer.

Organosilica bezieht sich auf die grundlegende Struktur, die Kieselsäure, ein material wie Quarz. Bestimmte organische Moleküle Hinzugefügt werden, um das organosilica-mix zu erstellen, die die Nanopartikel mit den gewünschten Porengröße für das laden der anti-Krebs-verbindungen.

Die Forscher verwendeten eine spezielle Technik namens Ammoniak-assisted heißem Wasser, ätzen, Ingenieur sehr kleinen Nanopartikeln. Erstellen von sehr kleinen Nanopartikeln war wichtig, weil die kleineren Partikel konnte die Reise zum Zentrum des Tumors, das war das primäre Ziel dieser Experimente.

Die kleinen Teilchen wurden hergestellt, indem beginnend mit einer sehr kleinen zentralen Perle, die im wesentlichen die Form für die Nanopartikel-shell, die gebunden war an der Außenseite der Wulst. Jedoch, die Nanopartikel müssen innen hohl sein zu tragen, die Ihren Krebs-Tötung-Nutzlast. Dies ist, wo die Ammoniak-assisted heiße Wasser ätzen kam. Diese Methode wurde verwendet, weil es ätzt Weg oder verschlechtert sich die zentrale bead, aber nicht beschädigen die äußere Beschichtung. Auf diese Weise wird die zentrale Perle war Weg radiert verlassen der sehr kleine hohle mesoporöse Nanopartikel.

Die Nanopartikel wurden dann beladen mit zwei verschiedenen verbindungen. Eine Verbindung schafft der freie Sauerstoff-Radikale, die in einer Sauerstoff-reiche Umgebung des Tumors, bei einem Treffer mit Strahlung, die in die äußeren Teile des Tumors. Die andere Verbindung ist in der Lage, freie Sauerstoffradikale werden bei einem Treffer mit Strahlung in dem hypoxischen Kern des Tumors. Der freie Sauerstoff-Radikale sind sehr reaktiv und schädigen Sie die Tumorzellen-DNA, die Tötung der Krebszellen.

Die geladenen Nanopartikel getestet wurden, in einem menschlichen Glioblastom-Zell-Linie für die Höhe der DNA-Schäden, die generiert wurde, wenn Sie in Kombination mit Strahlung. Ein test, der färbt die DNA-fluorescent red hat deutlich gezeigt, dass die Kombination von Nanopartikeln und Strahlung zerfetzt die DNA der Glioblastom-Zellen im Vergleich mit den Nanopartikeln allein oder Bestrahlung allein. Zusätzliche tests zeigten, dass die Nanopartikel generiert, die freie Sauerstoff-Radikale, die bei Einwirkung von Strahlung im Normalbetrieb und bei sehr niedrigen Sauerstoff-Bedingungen, die bestätigt, dass das system funktionierte wie vorgesehen.

Die Krebszelle zu töten der HMONs wurde noch verstärkt durch die Tatsache, dass die beiden verbindungen geladen, die Nanopartikel miteinander reagieren auf Strahlung. Das Ergebnis ist die Produktion von Kohlenmonoxid-gas, das giftig für die Krebszellen. Die Kombination der freie Sauerstoff-Radikale töten und die Kohlenmonoxid-Tötung auf Strahlung führte zu dem, was die Forscher als radio-dynamische Therapie-oder DFÜ – /gas-Therapie.

Das DFÜ – /gas-Therapie getestet wurde in Tumoren in Mäusen. Wenn die Nanopartikel injiziert wurde in die Blutbahn der Mäuse, die ohne Strahlung gab es nur eine minimale Wirkung auf die Tumoren. Strahlung alleine hatte auch eine minimale Wirkung. Allerdings, wenn die Nanopartikel injiziert wurde und anschließend aktiviert indem Sie Strahlung, die Tumoren schrumpften dramatisch, keine toxischen Effekte auf die Organe der Maus.