Gassfangende strukturer forbedrer svulstbehandlingen

Nye oksygenfangende materialer produsert ved hjelp av en sifon kan brukes til å forbedre kreftcellenes respons på stråling og visse kjemoterapier. Materialene, som kan formuleres som skum, faste stoffer eller hydrogeler, er designet for å bære høye konsentrasjoner av terapeutiske gasser, for eksempel oksygen, som deretter kan injiseres direkte inn i tumorvev, ifølge forskerne som utviklet dem.

Forskerne, ledet av James byrne og Jianling Bi fra University of Iowa laget de gass-innfangende materialene (GeMs) ved hjelp av trykkbeholdere: en piskesifon og en Parr-reaktor (en omrørende høytrykksreaktor). Piskesifonen, som er bedre kjent for å lage skum på varm sjokolade eller cappuccino, genererer materialer som fanger gass ved standardtrykk, mens Parr-reaktoren skapte faste stoffer som kan fange gasser ved trykk så høyt som 600 PSI (3.45 MPa). Parr-metoden fanger fysisk oksygen under trykk i en naturlig polymermatrise, en prosess som brukes til å lage noen typer brus.

Gemsene er sammensatt av xantangummi og natriumalginat, som ofte brukes som inaktive ingredienser i produksjon av legemidler og derfor generelt anses som trygge av US Food and Drug Administration.

GeMs-skum kan injiseres i tumorvev

"Vi er i stand til å injisere skum-GeMs direkte i tumorvev ved hjelp av en sprøyte," forklarer Byrne. "De solide gemene kan lages i klinisk leverbare former, som ligner på brachyterapiimplantater eller fiducials for radiografisk bildeveiledning, og deretter implanteres i svulster ved hjelp av en nål."

Byrne sier at disse materialene kan forbedre effektiviteten til standard kjemoterapi og strålebehandlinger, ved å øke mengden oksygen, for eksempel i solide svulster. "De fleste svulster har svært lave oksygennivåer, som kalles hypoksi," forklarer han. "For tiår siden var forskere i stand til å vise at hvis du øker mengden oksygen i kreftceller, kan du forbedre deres respons på stråling og visse kjemoterapier."

Teamet demonstrerte at materialene kunne levere ekstremt høye mengder oksygen lokalt til to typer svulster i mus, noe som forbedrer effektiviteten til standardbehandlinger. "Dette er svært relevant for kliniske situasjoner der visse kreftformer reagerer dårlig på strålebehandling og kjemoterapi, eller for en svulst som vil bli fjernet kirurgisk," sier Byrne.

De økte oksygennivåene ser også ut til å forbedre det immunogene svulstmiljøet i ondartede perifere nerveskjede-svulster, fant forskerne. Slike svulster, såkalte fordi de vikler seg rundt perifere nerver, er vanskelig å fjerne kirurgisk fordi det kan skade nerven, noe som resulterer i lammelser, alvorlig sykdom eller til og med død. Forbedring av det immunogene svulstmiljøet betyr at kroppens immunsystem gjenkjenner svulsten bedre, forklarer Byrne, som bidrar til å forbedre effektiviteten av immunterapier, som muligens muliggjør behandling av metastatisk sykdom.

Ytterligere behandlinger kan være nødvendig

"De viktigste bruksområdene for disse materialene vil være å behandle hypoksiske svulster i kombinasjon med andre terapier," forteller Byrne Fysikkens verden. "De gir også en mulighet til å prøve ut andre gasser og medisiner for å forbedre kreftbehandlingen."

Mikrobobler tilbyr to-i-ett kreftbehandling

Byrne understreker at dette arbeidet var et stort teamarbeid som spenner over flere institusjoner, inkludert University of Iowa, Massachusetts Institute of Technology, Brigham and Women's Hospital, Beth Israel Deaconess Medical Center og Harvard Medical School. "Fullføringen av dette prosjektet ville ikke vært mulig uten innsatsen fra mange enkeltpersoner," legger han til.

Forskerne planlegger nå å undersøke om GeMs må administreres kontinuerlig for å redusere størrelsen på en svulst. "Det faktum at svulstveksten bremses i stedet for fullstendig stoppet i teknikkene vi testet tyder også på at ytterligere behandlinger kan være nødvendig," forklarer de. "Slike behandlinger kan inkludere bruk av forskjellige typer trykkbeholdere og høyere trykk for å forbedre mengden gass som leveres inn i en svulst."

Arbeidet er detaljert i Avansert vitenskap.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/