Nanodiamants délivrer des médicaments chimiothérapie sans effets négatifs liés aux médicaments contre le cancer actuel

Northwestern University des chercheurs ont montré que les nanodiamants - tout comme la structure de carbone que celle d'un diamant étincelant 14 carats, mais sur une plus petite échelle beaucoup plus - sont très efficaces pour fournir les médicaments de chimiothérapie dans les cellules sans les effets négatifs associés à des agents actuels de délivrance de médicaments.
Leur étude, publiée en ligne par la revue Nano Letters, est la première à démontrer l'utilisation des nanodiamants, une nouvelle classe de nanomatériaux, de la biomédecine. En plus de livrer des médicaments anticancéreux, le modèle pourrait être utilisé pour d'autres applications, telles que la tuberculose ou la lutte contre les infections virales, disent les chercheurs.

Nanodiamants promettent de jouer un rôle important dans l'amélioration du traitement du cancer en limitant l'exposition non contrôlée de médicaments toxiques pour le corps. Les rapports équipe de recherche que les grappes cumulé des nanodiamants se sont avérés être idéal pour transporter un médicament de chimiothérapie et de blindage il des cellules normales afin de ne pas les tuer, de libérer le médicament lentement qu'après avoir atteint sa cible cellulaire.

Un autre avantage de la matière, confirmée par une série d'études génétiques ont également indiqué dans le document, est que nanodiamants ne provoquent une inflammation des cellules une fois le médicament a été libéré et seuls les diamants sont nus gauche. Matériaux couramment utilisés pour l'administration de médicaments peut provoquer une inflammation, une complication grave qui peut prédisposer un patient à un cancer, de bloquer l'activité des médicaments contre le cancer et même de promouvoir la croissance tumorale.

"Il ya beaucoup de matériaux qui peuvent délivrer des médicaments, mais nous devons examiner ce qui se passe après la livraison de drogue", a déclaré Dean Ho, professeur adjoint de génie biomédical et de génie mécanique à l'Université Northwestern de McCormick School of Engineering et de sciences appliquées, qui a dirigé la recherche. "Comment les cellules réagissent à un matériau artificiel gauche dans le corps? Nanodiamants sont fortement ordonnés structures, dont les cellules, etc. Si elles n'ont pas, les cellules se sont enflammées. Du point de vue du patient, c'est très important. Et c'est pourquoi les cliniciens sont intéressés à notre travail. "

«Drogue nouveaux systèmes de transport, tel que celui mis au point par Dean et son équipe, sont très prometteurs au traitement du cancer», a déclaré Steven Rosen, MD, directeur de la Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center de l'Université Northwestern et Geneviève E. Teuton professeur de médecine à la Northwestern Feinberg School of Medicine. "Nous prévoyons qu'elles permettront de moyens plus sophistiqués de cibler les cellules cancéreuses tout en épargnant les cellules saines du médicament toxicité d'un."

Pour rendre le matériel efficace, Ho et ses collègues manipulés nanodiamants unique, chaque deux seuls nanomètres de diamètre, pour former des amas cumulé des nanodiamants, allant de 50 à 100 nanomètres de diamètre. Le médicament, chargé sur la surface des diamants individuels, n'est pas actif lors de la nanodiamants sont agrégées, il ne devient actif que lorsque la grappe atteint sa cible, en dehors des pauses et libère lentement le médicament. (Avec un diamètre de deux à huit nanomètres, des centaines de milliers de diamants pourraient tenir sur la tête d'une épingle.)

«La grappe nanodiamants permet une libération puissante dans un endroit localisé - une méthode de livraison moins toxique mais efficace», a déclaré le co-auteur Eric Pierstorff, un biologiste moléculaire et chercheur post-doctoral dans le groupe de recherche de Ho disponibles. Raison de la grande la quantité de surface, les grappes peuvent transporter une grande quantité de drogue, près de cinq fois la quantité de médicament porté par les matériaux conventionnels.

Les liposomes et polymersomes, à la fois des nanoparticules sphériques, sont actuellement utilisés pour la livraison de drogue. Bien qu'ils soient efficaces, ils sont essentiellement chargés de sphères creuses d'un médicament actif prêt à tuer toutes les cellules, même les cellules saines que l'on rencontre comme ils Voyage à leur cible. Les liposomes et polymersomes sont également très grandes, environ 100 fois la taille de nanodiamants - VUS par rapport aux grappes nanodiamants agile qui peut circuler dans le corps et pénétrer les membranes cellulaires plus facilement.

Contrairement à beaucoup de nanoparticules émergents, nanodiamants sont solubles dans l'eau, ce qui les rend cliniquement importants. "Il ya cinq ans tout en travaillant au Japon, j'ai d'abord rencontré nanodiamants et j'ai vu qu'il s'agissait d'une matière très soluble», a déclaré Huang Houjin scientifique des matériaux, l'auteur principal du document et aussi une bourse de perfectionnement post-doctoral dans le groupe Ho. «Je pensais que nanodiamants pourrait être utile dans l'électronique, mais je n'ai pas trouvé toutes les applications. Puis j'ai déménagé à Northwestern à se joindre à Dean et son équipe parce qu'ils sont capables de l'ingénierie d'un large éventail de dispositifs et de matériaux que l'interface bien avec les tissus biologiques. Ici je me suis concentré sur l'utilisation de nanodiamants pour des applications biomédicales, où nous avons trouvé le succès.

«Nanodiamants sont très spéciaux», a déclaré Huang. "Ils sont extrêmement stables, et vous pouvez faire beaucoup de chimie à la surface, pour mieux les fonctionnaliser des fins de ciblage. En plus de la fonctionnalité, ils offrent également la sécurité - la première priorité à prendre en compte pour des fins cliniques. Il est très rare d'avoir un nanomatériau qui offre à la fois. "

«Il s'agit d'optimiser les avantages d'un matériau, dit Ho, un membre du Cancer Center Lurie -." Notre équipe a été le premier à forger ce domaine l'application nanodiamants à la livraison de drogue. Nous avons parlé à beaucoup de cliniciens et décrit nanodiamants et ce qu'ils peuvent faire. Je demande: «Est-ce utile pour vous? Ils répondent: «Oui, par tous les moyens."

Pour leur étude, Ho et son équipe ont utilisé des cellules vivantes des macrophages murins, l'homme des cellules de carcinome colorectal et le chlorhydrate de doxorubicine, un médicament largement utilisé la chimiothérapie. Le médicament a été chargé avec succès sur les grappes de nanodiamants, qui transportait de la drogue de manière efficace l'intérieur des cellules. Une fois à l'intérieur, des grappes s'est brisé et a lentement libéré de la drogue.

Dans les études génétiques, les chercheurs ont exposé des cellules de la nanodiamants nu (pas de drogue était présente) et analysé les trois gènes associés à l'inflammation et un gène de l'apoptose ou mort cellulaire, de voir comment les cellules réagissent à la substance étrangère. En regardant dans le circuit de la cellule, ils n'ont trouvé aucune toxicité ou à long terme l'inflammation et l'absence de mort cellulaire. En fait, les cellules se sont bien développées en présence de la matière nanodiamants.