Gasfangende strukturer forbedrer tumorbehandling

Nye iltfangende materialer fremstillet ved hjælp af en piskende sifon kan bruges til at forbedre kræftcellernes respons på stråling og visse kemoterapier. Materialerne, der kan formuleres som skum, faste stoffer eller hydrogeler, er designet til at bære høje koncentrationer af terapeutiske gasser, såsom oxygen, der derefter kan sprøjtes direkte ind i tumorvæv, ifølge forskerne, der udviklede dem.

Forskerne, anført af James byrne , Jianling Bi fra University of Iowa fremstillede de gasindfangende materialer (GeM'er) ved hjælp af trykbeholdere: en piskende sifon og en Parr-reaktor (en omrørende højtryksreaktor). Piskesifonen, som er bedre kendt for at skabe skum på varm chokolade eller cappuccino, genererer materialer, der fanger gas ved standardtryk, hvorimod Parr-reaktoren skabte faste stoffer, der kan fange gasser ved tryk så højt som 600 PSI (3.45 MPa). Parr-metoden indfanger fysisk ilt under tryk i en naturlig polymermatrix, en proces, der bruges til at lave nogle typer sodavand.

GeM'erne er sammensat af xanthangummi og natriumalginat, som almindeligvis bruges som inaktive ingredienser i fremstilling af lægemidler og derfor generelt betragtes som sikre af US Food and Drug Administration.

GeMs-skum kan injiceres i tumorvæv

"Vi er i stand til at injicere skummet GeMs direkte i tumorvæv ved hjælp af en sprøjte," forklarer Byrne. "De solide GeMs kan skabes i klinisk leverbare former, svarende til brachyterapiimplantater eller fiducials til radiografisk billedvejledning og derefter implanteres i tumorer ved hjælp af en nål."

Byrne siger, at disse materialer kan forbedre effektiviteten af ​​standard kemoterapi og strålebehandlinger, ved at øge mængden af ​​ilt, for eksempel i solide tumorer. "De fleste tumorer har meget lave iltniveauer, som kaldes hypoxi," forklarer han. "For årtier siden var forskere i stand til at vise, at hvis du øger mængden af ​​ilt i kræftceller, kan du forbedre deres reaktion på stråling og visse kemoterapier."

Holdet demonstrerede, at materialerne kunne levere ekstremt høje mængder ilt lokalt til to typer tumorer i mus, hvilket forbedrede effektiviteten af ​​standardbehandlinger. "Dette er meget relevant for kliniske situationer, hvor visse kræftformer reagerer dårligt på strålebehandling og kemoterapi, eller for en tumor, der vil blive fjernet kirurgisk," siger Byrne.

De øgede iltniveauer ser også ud til at forbedre det immunogene tumormiljø i maligne perifere nerveskedetumorer, fandt forskerne. Sådanne tumorer, såkaldte fordi de vikler sig om perifere nerver, er svære at fjerne kirurgisk, fordi det kan beskadige nerven, hvilket resulterer i lammelse, alvorlig sygdom eller endda død. Forbedring af det immunogene tumormiljø betyder, at kroppens immunsystem bedre genkender tumoren, forklarer Byrne, som hjælper med at forbedre effektiviteten af ​​immunterapier, hvilket muligvis muliggør behandling af metastatisk sygdom.

Yderligere behandlinger kan være påkrævet

"De vigtigste anvendelser for disse materialer vil være at behandle hypoxiske tumorer i kombination med andre terapier," fortæller Byrne Fysik verden. "De giver også mulighed for at prøve andre gasser og lægemidler for at forbedre kræftbehandlingen."

Mikrobobler tilbyder to-i-én kræftbehandling

Byrne understreger, at dette arbejde var en stor teamindsats, der spændte over flere institutioner, herunder University of Iowa, Massachusetts Institute of Technology, Brigham and Women's Hospital, Beth Israel Deaconess Medical Center og Harvard Medical School. "Fuldførelsen af ​​dette projekt ville ikke have været mulig uden indsatsen fra mange enkeltpersoner," tilføjer han.

Forskerne planlægger nu at undersøge, om GeMs skal administreres kontinuerligt for at reducere størrelsen af ​​en tumor. "Den kendsgerning, at tumorvækst er bremset i stedet for fuldstændigt standset i de teknikker, vi testede, tyder også på, at yderligere behandlinger kan være nødvendige," forklarer de. "Sådanne behandlinger kan omfatte brug af forskellige typer trykbeholdere og højere tryk for at forbedre mængden af ​​gas, der leveres ind i en tumor."

Arbejdet er detaljeret i Avanceret videnskab.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/