Diagrama esquemático de MS NPs servindo como um DOA intratumoral para terapia específica de combate ao câncer. Ativado pelo microambiente ácido do tumor, os MS NPs produzem silano reativo para dar origem a um efeito de desoxigenação eficiente e produzir bloqueadores de SiO2 in situ em capilares sanguíneos tumorais, que subsequentemente evitam a reoxigenação indesejada. O tumor desoxigenado sem suprimento adicional de oxigênio sufocará na ausência do metabolismo energético necessário. MS NP aqui são as nanopartículas de Mg2Si modificadas por PVP.
(Phys.org) —Uma terapia alvo na pesquisa do câncer é sufocar o tumor. As células precisam de oxigênio para sobreviver, então os pesquisadores se concentraram em métodos para cortar o suprimento de sangue ao tumor. Muito pouca pesquisa envolveu a remoção direta de oxigênio dentro do tumor.
Para este fim, um grupo de pesquisadores do Instituto de Cerâmica de Xangai, A Academia Chinesa de Ciências e a Universidade Normal da China Oriental desenvolveram um agente de desoxigenação usando polivinilpirrolidona Mg modificado 2 Nanopartículas de Si. Este agente é sensível ao pH, consome oxigênio de forma eficiente, e um dos produtos do consumo de oxigênio também forma agregados que poderiam bloquear os vasos sanguíneos. Estudos preliminares em camundongos mostram hipóxia tumoral e boa biocompatibilidade. O trabalho deles aparece em Nature Nanotechnology .
Existem várias qualidades importantes para um bom agente que elimina o tumor. Para um, o agente deve ser biocompatível, o que impede o uso de metais pesados para a absorção de oxigênio. Adicionalmente, o agente deve ser eficiente na desoxigenação e servir como um eliminador de oxigênio de longo prazo, incluindo a prevenção da reoxigenação de tumores desoxigenados por meio de vasos sanguíneos não danificados. E, como sempre, qualquer tratamento de câncer precisa ter como alvo os tumores sem danificar o tecido saudável, e o agente deve ser facilmente injetável por seringa.
Na pesquisa atual, Zhang et al. desenvolveu polivinilpirrolidina (PVP) Mg modificado 2 Nanopartículas de Si que possuem várias qualidades para um bom agente de eliminação de tumores. Mais importante, os principais componentes, magnésio, dióxido de silício, e a água são biocompatíveis. Adicionalmente, o mecanismo de reação forma um O altamente reativo 2 Carniceiro, SiH 4 , que serve para tornar essas nanopartículas altamente eficientes na eliminação de oxigênio.
A fim de fazer nanopartículas injetáveis, Zhang et al. desenvolveu uma síntese autopropagada de alta temperatura em uma atmosfera de oxigênio-argônio. Isso permite que as nanopartículas permaneçam dispersas no líquido, em vez de formar clusters, para que sejam injetáveis no tecido. Esta síntese aproveita a formação de subproduto de MgO que interrompe a formação contínua de Mg 2 Agregados de Si.
Parte do mecanismo de reação envolve a formação de Si 4- , que é altamente sensível ao ácido. Isso é importante porque o ambiente do tumor tende a ser ácido em comparação com o tecido normal (pH ~ 6,4), e a sensibilidade ao pH pode ajudar na especificidade do tecido. Para investigar a sensibilidade ao pH de seu agente de desoxigenação, Zhang et al. colocaram suas nanopartículas em uma bolsa de diálise, os quais foram então imersos em soluções tampão de variados valores de pH dentro de tubos fechados. Em condições ácidas, as nanopartículas diminuíram irreversivelmente o nível de oxigênio, mas não reagiram em pH neutro. Além disso, SiO 2 agregados formados in situ que serviram para bloquear um capilar simulado.
Estudos adicionais demonstraram que o MgSi 2 as nanopartículas demonstraram muito pouca citotoxicidade até que encontraram o ambiente ácido da célula cancerosa. Usando células de adenocarcinoma de mama humano MCF-7, Zhang et al. observaram que a combinação de ácido e nanopartículas levou a uma hipóxia eficiente para as células. Além disso, a proliferação celular diminuiu, que é provavelmente devido ao dano mitocondrial da desoxigenação.
Estudos in vivo envolvendo camundongos com xenotumor 4T1 bilaterais demonstraram que o Mg 2 Nanopartículas de Si serviram como agentes de desoxigenação eficientes. Cada camundongo foi injetado com o agente de desoxigenação de nanopartículas no tumor direito e com solução salina como controle no tumor esquerdo. As medições dos níveis de saturação de oxigênio no sangue após dez minutos mostraram pouca mudança no tumor de controle e uma redução drástica de oxigênio no tumor de teste. A redução de oxigênio continuou por três horas no tumor testado até que os testes de oxigênio ligado à hemoglobina e de oxigênio no sangue mostrassem depleção completa dentro do tumor. Notavelmente, As imagens de PET / CT mostram que a hipóxia ocorreu dentro do tumor e não nos tecidos circundantes.
Observações adicionais do estudo in vivo mostraram que os tumores que receberam Mg 2 As nanopartículas de Si demonstraram uma taxa de crescimento mais lenta em comparação com os controles e após vinte e quatro horas, embora a proliferação celular não tenha diminuído de forma tão significativa como nos estudos in vitro. Essas células mostraram evidências de fibrose, necrose, e apoptose. Adicionalmente, o magnésio foi rapidamente eliminado do corpo enquanto o silício foi eventualmente eliminado.
Geral, esta pesquisa fornece uma prova de conceito convincente para o uso de Mg modificado com PVP 2 Nanopartículas de Si como candidatos potenciais para uso como agente desoxigenante direcionado a tumores. Os autores apontam que pesquisas futuras envolveriam a exploração de modificações de superfície das nanopartículas para ajustar o tempo que as nanopartículas podem viajar através da corrente sanguínea.
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