Por mais de uma década, pesquisadores biomédicos têm procurado maneiras melhores de administrar medicamentos que matam o câncer diretamente nos tumores do corpo. Minúsculas cápsulas, chamadas de nanopartículas, agora estão sendo usados ​​para transportar medicamentos de quimioterapia através da corrente sanguínea, à porta de tumores cancerígenos. Mas descobrir a melhor maneira de as partículas passarem pela "corda de veludo" do tumor e entrarem no tumor é um desafio que os cientistas ainda estão trabalhando. Os pesquisadores da Universidade Drexel acreditam que o truque para obter acesso às massas celulares perniciosas é dar às nanopartículas uma nova aparência - e que o curativo para impressionar será capaz de fazê-las passar pelos seguranças biológicos do tumor.

A terapia direcionada ao câncer é mais eficaz quando o medicamento é liberado o mais próximo possível do interior de um tumor, para aumentar suas chances de penetrar e matar células cancerosas. O desafio que os pesquisadores do câncer enfrentaram durante anos é fazer um veículo de entrega que seja robusto o suficiente para levar a medicação com segurança através da corrente sanguínea para os tumores - o que não é uma viagem tranquila - mas também é ágil o suficiente para se espremer através do denso espaço extra celular do tumor - uma matriz cheia de açúcares chamada ácido hialurônico.

Em pesquisa publicada recentemente na revista. Nano Letras , autor principal Hao Cheng, PhD, um professor assistente com uma nomeação na Faculdade de Engenharia de Drexel, e afiliação com Escola de Engenharia Biomédica, Ciência e Sistemas de Saúde; relata que a maneira de passar pela porta da frente do tumor tem tudo a ver com a forma como a partícula minúscula se adapta à viagem.

“O que relatamos aqui é uma estratégia para superar as barreiras biológicas que afetam a distribuição de medicamentos, como a eliminação de veículos não veiculados na corrente sanguínea pelo sistema imunológico do hospedeiro, e difusão ineficaz na matriz extracelular de células tumorais, "Cheng disse." É uma estratégia única que envolve a decoração de nano-veículos com enzimas conhecidas por quebrar o ácido hialurônico, que é uma barreira principal no espaço extracelular, e a adição de uma camada extra de polietilenoglicol para cobrir parcialmente as enzimas. "

No artigo intitulado "Hyaluronidase Embedded in Nanocarrier PEG Shell for Enhanced Tumor Penetration and Highly Efficient Antitumor Efficacy, "o grupo relata que seu método é quatro vezes mais eficaz no envio de nanopartículas para um tumor sólido do que uma das melhores estratégias atualmente em uso. Quando o medicamento para o câncer é carregado na partícula minúscula, demonstrou inibir o crescimento de um tipo de câncer de mama agressivo.

O time, que também incluiu os pesquisadores Wilbur Bowne, MD, professor associado da Drexel's College of Medicine; Dimitrios Arhontoulis, um graduando na Escola de Engenharia Biomédica da Drexel, Ciência e Sistemas de Saúde; autor principal Hao Zhou e Zhiyuan Fan, candidatos a doutorado, Junjie Deng, PhD, pesquisadores de pós-doutorado, e limões Pelin, um estudante de graduação, todos no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Faculdade de Engenharia, criou seu traje de nanopartículas começando com um que é comum nesta área de pesquisa do câncer e fazendo algumas alterações importantes.

"No design geral de nanopartículas, moléculas bioativas - não limitadas a enzimas - foram anexadas na camada mais externa de partículas, "Cheng disse." Essas enzimas podem degradar a matriz extracelular e aumentar a capacidade das nanopartículas de penetrar em tumores sólidos. "

Mas no corpo, esta carga extra pode causar problemas. Um problema é que anexar enzimas às nanopartículas pode fazer com que elas fiquem antes do tumor e sejam eliminadas pela corrente sanguínea antes de administrar o medicamento. Também existe uma chance de que a viagem pela corrente sanguínea torne as enzimas inertes.

Para combater esses problemas e manter as nanopartículas em curso, a equipe decidiu adicionar uma camada extra que não apenas protege a preciosa carga útil, mas também posiciona as enzimas para máximo impacto.

"A novidade de nosso projeto é que incorporamos parcialmente as enzimas hialuronidase em uma segunda camada de polietilenoglicol para formar a camada externa da nanopartícula, "Cheng disse." Este projeto reduz drasticamente o efeito das enzimas em desacelerar a circulação da partícula e permite que as enzimas mantenham sua função depois que a partícula se difunde no tumor. "

Incorporar as enzimas nas camadas de polietilenoglicol (PEG) garante que a aparência da nanopartícula engane o sistema imunológico para deixá-la sozinha durante sua viagem ao tumor, no entanto, permite que a partícula lide com qualquer ácido hialurônico que encontre em sua penetração no tumor. Outros pesquisadores testaram uma teoria que expõe os tumores às enzimas primeiro, e então para nanopartículas, mas isso não é tão eficaz quanto o método de Cheng, porque as nanopartículas desenvolvidas em Drexel retêm as enzimas durante a sua difusão para os tumores, minimizando a degradação desnecessária do ácido hialurônico.

"A degradação do ácido hialurônico remove a barreira para a difusão das nanopartículas e permite que elas acessem mais células cancerosas, "Cheng disse." A difusão aprimorada também aumenta o acúmulo de nanopartículas em tumores, e quanto mais nanopartículas entram nos tumores, mais eficazes elas são na redução de seu tamanho. "

Como parte da pesquisa, a equipe testou sua nanopartícula contra concorrentes que não tinham uma segunda camada de polietilenoglicol e aqueles que não tinham as enzimas degradadoras de ECM. Não foi nenhuma surpresa que suas nanopartículas tenham um desempenho melhor em tumores penetrantes e se acumulassem nas células cancerosas.

"Tão emocionante, novo sistema de entrega de nanopartículas de drogas irá melhorar a entrega de agentes anticâncer, aumentando a atividade anticâncer para melhorar os resultados do paciente, "disse Bowne. Ele prevê um enorme potencial para esta estratégia no cenário neoadjuvante e adjuvante para uma série de cânceres de difícil tratamento, como mama localmente avançado, cancros gastrointestinais pancreáticos e produtores de mucina.