Полимерные капсулы для борьбы с раком тройной угрозы для управляемой доставки лекарств: эти микроносители могут предложить совершенно другой подход к лечению солидных опухолей человека с многочисленными патологическими подтипами, доставляя инкапсулированный лекарственный груз к опухоли и защищая от повреждения коллатеральных тканей.

Эти многослойные капсулы демонстрируют три характеристики, которые было трудно достичь в одном объекте. У них хороший контраст изображения, который позволяет обнаруживать с помощью ультразвука малой мощности, они могут стабильно и эффективно инкапсулировать доксорубицин, лекарство от рака, а доза ультразвука как низкой, так и высокой мощности может вызвать высвобождение этого груза.

Эти три функции создают управляемую систему доставки лекарств для нацеливания на солидные опухоли. Терапевтическая эффективность может быть дополнительно улучшена за счет модификаций поверхности для повышения способности нацеливания. Тогда диагностический ультразвук малой мощности может визуализировать нанокапсулы по мере их концентрации в опухоли, а терапевтический ультразвук с более высокими дозами высвободит лекарство в нулевой точке, избавляя остальную часть тела от ограничивающей дозу токсичности.Этот точный контроль того, когда и где выпускается доксорубицин или другие противораковые препараты, может предложить неинвазивную альтернативу хирургии рака или системной химиотерапии, сообщают исследователи UAB в журнале ACS Nano, который имеет импакт-фактор 13,3.

«Мы представляем совершенно другой подход к лечению солидных опухолей человека с многочисленными патологическими подтипами, включая распространенные метастатические злокачественные новообразования, такие как молочная железа, меланома, толстая кишка, простата и легкие, с использованием этих капсул в качестве платформы доставки», — сказала Евгения Харлампиева, доктор философии. , доцент кафедры химии Колледжа искусств и наук UAB. «Эти капсулы могут защищать инкапсулированные терапевтические препараты от разложения или клиренса до достижения цели и иметь ультразвуковой контраст как средство визуализации высвобождения лекарства. Они могут высвобождать свой инкапсулированный лекарственный груз в определенных местах посредством внешнего ультразвукового воздействия».Харлампиева, которая создает свои новые «умные» частицы, работая на стыке химии полимеров, нанотехнологий и биомедицины, говорит, что существует острая и пока неудовлетворенная потребность в такой простой в изготовлении управляемой системе доставки лекарств.Исследователи UAB, возглавляемые Харлампиевой и соавторами Джун Чен и Ситира Ратнаяка, используют чередующиеся слои биосовместимой дубильной кислоты и поли (N-винилпирролидона) или TA / PVPON для создания своих микроносителей.

Слои формируются вокруг жертвенной сердцевины из твердого диоксида кремния или пористого карбоната кальция, который растворяется после завершения слоев.Варьируя количество слоев, молекулярную массу PVPON или отношение толщины оболочки к диаметру капсулы, исследователи смогли изменить физические характеристики капсул и их чувствительность к диагностическому ультразвуку на уровнях мощности ниже максимума FDA для клинических исследований. визуализация и диагностика.Например, одна четверть пустых микрокапсул, сделанных из четырех слоев ТА / низкомолекулярного ПВПОН, была разорвана за три минуты ультразвука, в то время как капсулы, сделанные из 15 слоев ТА / низкомолекулярного ПВПОН, или капсулы, сделанные из четырех слоев ТА / высокомолекулярный ПВПОН не показал разрыва.

Разорванные капсулы имели более низкую механическую жесткость, что делало их более чувствительными к изменениям ультразвукового давления. Эксперименты показали, что отношение толщины стенки капсулы к ее диаметру является ключевым параметром чувствительности к разрыву.Чтобы проверить контраст микрокапсул на ультразвуковом изображении, исследователи UAB изготовили капсулы шириной 5 микрометров, или примерно в два раза шире, чем капсулы, использованные в экспериментах по разрыву. Этот размер достаточно мал, чтобы по-прежнему проходить через капилляры в легких, в то время как, как известно, больший размер различных микрочастиц значительно улучшает контрастность ультразвука.

Для сравнения размеров эритроциты имеют диаметр от 6 до 8 микрометров.Исследователи обнаружили, что пустые капсулы шириной 5 микрометров, которые были изготовлены из восьми слоев ТА / низкомолекулярного ПВПОН, показали ультразвуковой контраст, сравнимый с коммерчески доступным контрастным веществом для микросфер Definity.

Когда капсулы UAB, имеющие толщину оболочки около 50 нанометров, были загружены доксорубицином, контраст ультразвуковой визуализации увеличился в два-восемь раз по сравнению с пустыми капсулами, в зависимости от используемого режима ультразвуковой визуализации. Эти нагруженные доксорубицином капсулы были очень стабильными, без изменения контраста ультразвукового изображения после шести месяцев хранения. Воздействие сыворотки, которая, как известно, откладывает белки на различных микрочастицах, не гасило контраст микрокапсул TA / PVPON при ультразвуковой визуализации.

Терапевтическая доза ультразвука смогла разорвать 50 процентов 5-микрометровых микрокапсул, нагруженных доксорубицином, высвободив достаточно доксорубицина, чтобы вызвать 97-процентную цитотоксичность в культуре клеток аденокарциномы груди человека. Клетки аденокарциномы, которые инкубировали с интактными микрокапсулами, нагруженными доксорубицином, оставались жизнеспособными.Таким образом, говорит Харлампиева, эти капсулы TA / PVPON обладают большим потенциалом в качестве «тераностических» средств для эффективной терапии рака в сочетании с ультразвуком.

Термин «тераностический» относится к наночастицам или микрокапсулам, которые могут использоваться как средства диагностической визуализации и как носители для доставки лекарственных средств.Следующим важным доклиническим этапом, по словам Харлампиева, в сотрудничестве с Марком Болдингом, доктором философии, доцентом отделения радиологии UAB, и Джейсоном Варрамом, доктором философии, доцентом отделения отоларингологии UAB, будут исследования. на животных моделях, чтобы изучить, как долго капсулы UAB сохраняются в кровообращении и где они распределяются в организме.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.