Gasvangende structuren verbeteren de behandeling van tumoren

Nieuwe zuurstofvangende materialen geproduceerd met behulp van een kloppende sifon kunnen worden gebruikt om de reactie van kankercellen op bestraling en bepaalde chemotherapieën te verbeteren. De materialen, die kunnen worden geformuleerd als schuim, vaste stoffen of hydrogels, zijn ontworpen om hoge concentraties therapeutische gassen, zoals zuurstof, te vervoeren die vervolgens rechtstreeks in tumorweefsel kunnen worden geïnjecteerd, aldus de onderzoekers die ze hebben ontwikkeld.

De onderzoekers, onder leiding van James Byrne en Jianling Bi van de Universiteit van Iowa maakte de gasvangende materialen (GeM's) met behulp van drukvaten: een kloppende sifon en een Parr-reactor (een roerende hogedrukreactor). De kloppende sifon, die beter bekend staat om het maken van schuim op warme chocolademelk of cappuccino's, genereert materialen die gas vasthouden bij standaarddrukken, terwijl de Parr-reactor vaste stoffen creëerde die gassen kunnen vasthouden bij drukken tot wel 600 PSI (3.45 MPa). De Parr-methode houdt zuurstof onder druk fysiek vast in een natuurlijke polymeermatrix, een proces dat wordt gebruikt om sommige soorten koolzuurhoudende snoepjes te maken.

De GeM's zijn samengesteld uit xanthaangom en natriumalginaat, die vaak worden gebruikt als inactieve ingrediënten bij de productie van geneesmiddelen en daarom algemeen als veilig worden beschouwd door de Amerikaanse Food and Drug Administration.

GeMs-schuimen kunnen in tumorweefsel worden geïnjecteerd

"We zijn in staat om de schuimgeM's rechtstreeks met een injectiespuit in tumorweefsel te injecteren", legt Byrne uit. "De solide GeM's kunnen worden gemaakt in klinisch leverbare vormen, vergelijkbaar met brachytherapie-implantaten of referenties voor radiografische beeldgeleiding, en vervolgens met een naald in tumoren worden geïmplanteerd."

Byrne zegt dat deze materialen de effectiviteit van standaard chemotherapie en bestraling kunnen verbeteren, door bijvoorbeeld de hoeveelheid zuurstof in solide tumoren te verhogen. "De meeste tumoren hebben een zeer laag zuurstofgehalte, wat hypoxie wordt genoemd", legt hij uit. "Tientallen jaren geleden konden onderzoekers aantonen dat als je de hoeveelheid zuurstof in kankercellen verhoogt, je hun reactie op bestraling en bepaalde chemotherapieën kunt verbeteren."

Het team toonde aan dat de materialen plaatselijk extreem grote hoeveelheden zuurstof konden afleveren in twee soorten tumoren bij muizen, waardoor de effectiviteit van standaardbehandelingen werd verbeterd. "Dit is zeer relevant voor klinische situaties waarin bepaalde kankers slecht reageren op radiotherapie en chemotherapie, of voor een tumor die operatief zal worden verwijderd", zegt Byrne.

De verhoogde zuurstofniveaus lijken ook de immunogene tumoromgeving in kwaadaardige perifere zenuwschedetumoren te verbeteren, vonden de onderzoekers. Dergelijke tumoren, zo genoemd omdat ze zich om perifere zenuwen wikkelen, zijn moeilijk chirurgisch te verwijderen omdat dit de zenuw kan beschadigen, met verlamming, ernstige ziekte of zelfs de dood tot gevolg. Het verbeteren van de immunogene tumoromgeving betekent dat het immuunsysteem van het lichaam de tumor beter herkent, legt Byrne uit, wat helpt de effectiviteit van immunotherapieën te verbeteren, waardoor mogelijk de behandeling van uitgezaaide ziekten mogelijk wordt.

Verdere behandelingen kunnen nodig zijn

"De belangrijkste toepassingen van deze materialen zijn de behandeling van hypoxische tumoren in combinatie met andere therapieën", vertelt Byrne Natuurkunde wereld. "Ze bieden ook de mogelijkheid om andere gassen en medicijnen uit te proberen om de kankertherapie te verbeteren."

Microbubbels bieden een twee-in-een kankerbehandeling

Byrne benadrukt dat dit werk een grote teaminspanning was van meerdere instellingen, waaronder de University of Iowa, Massachusetts Institute of Technology, Brigham and Women's Hospital, Beth Israel Deaconess Medical Center en Harvard Medical School. "De voltooiing van dit project zou niet mogelijk zijn geweest zonder de inspanningen van vele individuen", voegt hij eraan toe.

De onderzoekers zijn nu van plan om te onderzoeken of de GeM's continu moeten worden toegediend om de grootte van een tumor te verkleinen. "Het feit dat de tumorgroei wordt vertraagd in plaats van volledig te stoppen in de technieken die we hebben getest, suggereert ook dat verdere behandelingen nodig kunnen zijn", leggen ze uit. "Dergelijke behandelingen kunnen het gebruik van verschillende soorten vaten onder druk en hogere drukken omvatten om de hoeveelheid gas die in een tumor wordt afgeleverd te verbeteren."

Het werk is gedetailleerd in Geavanceerde wetenschap.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/