Gasfångande strukturer förbättrar tumörbehandlingen

Nya syrefångande material framställda med hjälp av en visphävert kan användas för att förbättra cancercellernas svar på strålning och vissa kemoterapier. Materialen, som kan formuleras som skum, fasta ämnen eller hydrogeler, är designade för att bära höga koncentrationer av terapeutiska gaser, såsom syre, som sedan kan injiceras direkt i tumörvävnad, enligt forskarna som utvecklade dem.

Forskarna, med ledning av James byrne och Jianling Bi från University of Iowa gjorde de gasinfångande materialen (GeMs) med hjälp av trycksatta kärl: en visphävert och en Parr-reaktor (en omrörande högtrycksreaktor). Visphäverten, som är mer känd för att skapa skum på varm choklad eller cappuccino, genererar material som fångar gas vid standardtryck, medan Parr-reaktorn skapade fasta ämnen som kan fånga in gaser vid tryck så höga som 600 PSI (3.45 MPa). Parr-metoden fångar fysiskt trycksatt syre i en naturlig polymermatris, en process som används för att göra vissa typer av kolsyrat godis.

Gemensamma ämnen är sammansatta av xantangummi och natriumalginat, som vanligtvis används som inaktiva ingredienser vid tillverkning av läkemedel och därför allmänt betraktas som säkra av US Food and Drug Administration.

GeMs-skum kan injiceras i tumörvävnad

"Vi kan direkt injicera skummet GeMs i tumörvävnad med en spruta," förklarar Byrne. "De solida gemen kan skapas i kliniskt levererade former, liknande brachyterapiimplantat eller referensmaterial för radiografisk bildvägledning, och sedan implanteras i tumörer med en nål."

Byrne säger att dessa material kan förbättra effektiviteten av vanliga kemoterapi- och strålbehandlingar, genom att öka mängden syre, till exempel i solida tumörer. "De flesta tumörer har mycket låga syrenivåer, vilket kallas hypoxi," förklarar han. "För årtionden sedan kunde forskare visa att om du ökar mängden syre i cancerceller kan du förbättra deras svar på strålning och vissa kemoterapier."

Teamet visade att materialen kunde leverera extremt höga mängder syre lokalt till två typer av tumörer hos möss, vilket förbättrade effektiviteten av standardbehandlingar. "Detta är mycket relevant för kliniska situationer där vissa cancerformer svarar dåligt på strålbehandling och kemoterapi, eller för en tumör som kommer att avlägsnas kirurgiskt", säger Byrne.

De ökade syrenivåerna tycks också förbättra den immunogena tumörmiljön i maligna tumörer i perifera nervhölje, fann forskarna. Sådana tumörer, så kallade för att de omsluter perifera nerver, är svåra att avlägsna kirurgiskt eftersom det kan skada nerven, vilket kan leda till förlamning, allvarlig sjukdom eller till och med dödsfall. Att förbättra den immunogena tumörmiljön innebär att kroppens immunförsvar bättre känner igen tumören, förklarar Byrne, vilket bidrar till att förbättra effektiviteten av immunterapier, vilket möjligen möjliggör behandling av metastaserande sjukdom.

Ytterligare behandlingar kan behövas

"De huvudsakliga tillämpningarna för dessa material kommer att vara att behandla hypoxiska tumörer i kombination med andra terapier," säger Byrne Fysikvärlden. "De ger också en möjlighet att prova andra gaser och läkemedel för att förbättra cancerbehandlingen."

Mikrobubblor erbjuder två-i-ett cancerbehandling

Byrne betonar att detta arbete var en stor laginsats som spänner över flera institutioner, inklusive University of Iowa, Massachusetts Institute of Technology, Brigham and Women's Hospital, Beth Israel Deaconess Medical Center och Harvard Medical School. "Slutförandet av det här projektet hade inte varit möjligt utan ansträngningarna från många individer", tillägger han.

Forskarna planerar nu att undersöka om GeMs behöver administreras kontinuerligt för att minska storleken på en tumör. "Det faktum att tumörtillväxten bromsas snarare än helt stoppas i de tekniker vi testade tyder också på att ytterligare behandlingar kan krävas", förklarar de. "Sådana behandlingar kan inkludera användning av olika typer av trycksatta kärl och högre tryck för att förbättra mängden gas som levereras till en tumör."

Arbetet är detaljerat i Avancerad vetenskap.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/