美国凯斯西储大学工程师和科学家发现携带药物的纳米链溜进肿瘤,并引爆通常难以进入的肿瘤核心中的化疗药物。
在大鼠和小鼠体内的测试中,这项技术能够比传统的化疗药物递送方法移除更加多的癌细胞,更好地抑制肿瘤生长和更长地延长寿命。这样,药物定向递送系统需要递送的药物阿霉素数量就要比传统化疗中所使用的药物量少得多,从而减少药物对健康组织的毒性伤害。
论文通讯作者和生物医学工程教授Efstathios
Karathanasis说,他们利用一种不同的纳米技术来偷运药物到肿瘤内部,并引爆药物炸弹,从而让药物以自由的形式扩散至整个肿瘤。
这种新递送系统的关键在于构建携带阿霉素炸弹的尾部。
Karathanasis领导的研究小组选择氧化铁制成的磁性纳米颗粒,并修饰这些纳米颗粒的表面以便一个颗粒与相邻的一个颗粒连接在一起,就像搭乐高积木那样。
他们将三个纳米颗粒连接在一起,然后再通过化学方法与一个填充有药物阿霉素的脂质体球连接在一起,从而形成纳米链。
他们然后把只携带常规化疗时所用的阿霉素用量5-10%的药物的纳米链注射进大鼠和小鼠癌症模式动物中。这两种鼠类是患有三阴性乳腺癌的不同品种的模式动物,其中三阴性乳腺癌是一种高度侵袭性的癌症,只能通过苛刻的化疗方法来进行治疗。
研究人员以这种高度侵袭性的肿瘤来开展研究,因为他们相信如果这种技术在最不容易治疗的癌症中也起作用的话,那么它也可能能够通过携带其他药物而在其他类型的癌症中发挥作用。
在纳米链从血液溜进肿瘤并在肿瘤内聚集的一天之后,研究人员放置一个被称作螺线管的线圈在这些模式动物外面,但靠近它们体内的肿瘤。电流通过螺线管后产生射频磁场。这种磁场导致磁性纳米链尾部振动,并撕开脂质体球,从而释放出包裹在里面的药物。
在治疗两周后,接受新药物递送的大鼠体内的肿瘤生长为接受传统方法治疗的大鼠体内的一半还不到。在接受两种新治疗方法处理的大鼠体内,肿瘤生长下降到接受传统方法(比如临床治疗用的阿霉素或者脂质体阿霉素)治疗的大鼠体内的十分之一。
接受一种新治疗方法处理的大鼠平均存活了25天,而接受两种新治疗方法处理的大鼠存活了46天,而传统方法治疗的大鼠只存活15天。
利用新递送系统进行治疗后,肿瘤内的癌细胞死亡数量是传统方法的10倍。
研究人员只在小鼠中测试了一种不同的三阴性乳腺癌细胞系的凋亡情况。新治疗方法能够导致肿瘤内细胞死亡数量将近增加4倍。
在小鼠和大鼠中,利用纳米链递送系统给送药物阿霉素和由此导致的细胞死亡在整个肿瘤内更加广泛地分布。
这确实是一个更加聪明的定向运输新方法,但是还需要开展更多的测试。在实验期间,研究人员发现,他们能够通过调整用来导致纳米链振动的射频来控制药物释放速度。
研究人员计划进一步探索这种方法的疗效以及测试这种新递送系统是否能够阻断肿瘤转移。他们也将优化这种系统以便更加有效地和快速地释放药物,并进一步评价纳米链的大小和形状在血液循环和肿瘤穿透方面的影响。
