Die Studie zeigt, dass Nanopartikel als gute Desoxygenierungsmittel für Tumoren dienen

Anonim

(Phys.org) - Eine Zieltherapie in der Krebsforschung ist das Ersticken des Tumors. Zellen benötigen Sauerstoff, um zu überleben. Daher haben sich Forscher auf Methoden konzentriert, um die Blutversorgung des Tumors zu unterbrechen. Sehr wenig Forschung hat die direkte Entfernung von Sauerstoff innerhalb des Tumors beinhaltet.

Zu diesem Zweck hat eine Gruppe von Forschern des Shanghai Institute of Ceramics, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der East China Normal University ein Desoxygenierungsmittel entwickelt, das Polyvinylpyrrolidon-modifizierte Mg 2 Si-Nanopartikel verwendet. Dieses Mittel ist pH-empfindlich, verbraucht effizient Sauerstoff und eines der Produkte des Sauerstoffverbrauchs bildet auch Aggregate, die möglicherweise Blutgefäße blockieren können. Vorläufige Mausstudien zeigen Tumorhypoxie und gute Biokompatibilität. Ihre Arbeit erscheint in der Natur Nanotechnologie .

Es gibt einige wichtige Eigenschaften für ein gutes tumorhungerndes Mittel. Zum einen muss das Mittel biokompatibel sein, was die Verwendung von Schwermetallen zur Sauerstoffabsorption verhindert. Zusätzlich muss das Agens bei der Desoxygenierung effizient sein und als Langzeit-Sauerstofffänger dienen, einschließlich der Verhinderung der Re-Oxygenierung von sauerstoffarmen Tumoren durch unbeschädigte Blutgefäße. Und wie immer muss jede Krebsbehandlung Tumore angreifen, ohne gesundes Gewebe zu schädigen, und das Mittel sollte leicht mit einer Spritze injizierbar sein.

In der aktuellen Forschung haben Zhang et al. entwickelten Polyvinylpyrrolidin (PVP) -modifizierten Mg 2 Si-Nanopartikeln, die mehrere Qualitäten für ein gutes tumorhungerndes Mittel haben. Wichtig ist, dass die Hauptkomponenten Magnesium, Siliziumdioxid und Wasser biokompatibel sind. Darüber hinaus bildet der Reaktionsmechanismus einen hochreaktiven O 2 -Scavenger, SiH 4, der dazu dient, diese Nanopartikel beim Spülen von Sauerstoff sehr effizient zu machen.

Um injizierbare Nanopartikel herzustellen, haben Zhang et al. entwickelten eine sich selbst ausbreitende Hochtemperatursynthese in einer Sauerstoff-Argon-Atmosphäre. Dies ermöglicht, dass die Nanopartikel in der Flüssigkeit dispergiert bleiben und keine Cluster bilden, so dass sie in Gewebe injizierbar sind. Diese Synthese nutzt die Bildung eines MgO-Nebenprodukts, das die kontinuierliche Bildung von Mg 2 Si-Aggregaten stoppt.

Ein Teil des Reaktionsmechanismus beinhaltet die Bildung von Si- 4, das sehr empfindlich gegenüber Säure ist. Dies ist wichtig, da die Tumorumgebung dazu neigt, im Vergleich zu normalem Gewebe sauer zu sein (pH ~ 6, 4), und die pH-Sensitivität kann bei der Gewebespezifität helfen. Um die pH-Empfindlichkeit ihres Desoxygenierungsmittels zu untersuchen, untersuchten Zhang et al. Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…1/index.html Die Nanopartikel wurden in einen Dialysebeutel gegeben, der dann in geschlossenen Röhrchen in Pufferlösungen mit unterschiedlichen pH - Werten getaucht wurde. Unter sauren Bedingungen verringerten die Nanopartikel irreversibel den Sauerstoffgehalt, waren jedoch im neutralen pH-Bereich nicht reaktiv. Außerdem bildeten sich in situ SiO 2 -Aggregate, die dazu dienten, eine simulierte Kapillare zu blockieren.

Weitere Studien zeigten, dass die MgSi 2 -Nanopartikel sehr wenig Zytotoxizität zeigten, bis sie auf das saure Milieu der Krebszelle stießen. Unter Verwendung von MCF-7-menschlichen Brustadenokarzinomzellen lieferten Zhang et al. beobachteten, dass die Kombination von Säure und Nanopartikeln zu einer zelleffizienten Hypoxie führte. Außerdem nahm die Zellproliferation ab, was wahrscheinlich auf mitochondriale Schäden durch Desoxygenierung zurückzuführen ist.

In-vivo-Studien an bilateralen 4T1-Xenotumor-tragenden Mäusen zeigten, dass Mg 2 Si-Nanopartikel als effiziente Desoxygenierungsmittel dienten. Jede Maus wurde mit dem Deoxygenierungsagens des Nanopartikels in den rechten Tumor und mit Salzlösung als Kontrolle in den linken Tumor injiziert. Messungen der Blutsauerstoffsättigungswerte nach zehn Minuten zeigten eine geringe Veränderung des Kontrolltumors und eine drastische Reduktion des Sauerstoffs im Testtumor. Die Sauerstoffreduktion wurde für drei Stunden in dem getesteten Tumor fortgesetzt, bis Tests sowohl an dem Hämoglobin-gebundenen Sauerstoff als auch Blutsauerstoff eine vollständige Entleerung innerhalb des Tumors zeigten. Bemerkenswerterweise zeigen PET / CT-Bilder, dass Hypoxie innerhalb des Tumors und nicht in den umgebenden Geweben auftrat.

Zusätzliche Beobachtungen aus der in vivo-Studie zeigten, dass die Tumoren, die Mg 2 Si-Nanopartikel erhielten, eine langsamere Wachstumsrate im Vergleich zu den Kontrollen und nach 24 Stunden zeigten, obwohl die Zellproliferation nicht so stark verlangsamt wurde wie in den in vitro-Studien. Diese Zellen zeigten Anzeichen von Fibrose, Nekrose und Apoptose. Zusätzlich wurde Magnesium schnell aus dem Körper eliminiert, während Silizium schließlich eliminiert wurde.

Insgesamt liefert diese Forschung einen zwingenden Beweis für die Verwendung von PVP-modifizierten Mg 2 Si-Nanopartikeln als potentielle Kandidaten für die Verwendung als tumor-zielgerichtetes Desoxygenierungsmittel. Die Autoren weisen darauf hin, dass die zukünftige Forschung die Untersuchung von Oberflächenmodifikationen der Nanopartikel beinhalten würde, um die Länge der Zeit, die Nanopartikel durch den Blutstrom laufen können, zu bestimmen.

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