Газоуловлюючі структури покращують лікування пухлин

Нові матеріали, що вловлюють кисень, виготовлені за допомогою сифона для збивання, можна використовувати для покращення реакції ракових клітин на радіацію та певну хіміотерапію. За словами дослідників, які їх розробили, матеріали, які можуть бути виготовлені у вигляді піни, твердої речовини або гідрогелю, призначені для перенесення високих концентрацій терапевтичних газів, таких як кисень, які потім можна вводити безпосередньо в пухлинну тканину.

Дослідники на чолі з Джеймс Бірн та Цзяньлін Бі з Університету Айови створив матеріали, що вловлюють газ (GeMs), використовуючи посудини під тиском: сифон для збивання та реактор Парра (реактор високого тиску з перемішуванням). Сифон для збивання, більш відомий тим, що створює піну на гарячому шоколаді чи капучіно, генерує матеріали, які захоплюють газ за стандартного тиску, тоді як реактор Парра створив тверді речовини, які можуть затримувати гази за тиску до 600 PSI (3.45 МПа). Метод Парра фізично вловлює кисень під тиском у природну полімерну матрицю, процес, який використовується для виготовлення деяких типів шипучих солодощів.

GeMs складаються з ксантанової камеді та альгінату натрію, які зазвичай використовуються як неактивні інгредієнти у виробництві фармацевтичних препаратів і тому загалом вважаються безпечними Управлінням з контролю за продуктами й ліками США.

Піни GeMs можна вводити в пухлинну тканину

«Ми можемо безпосередньо вводити пінисті GeM у пухлинну тканину за допомогою шприца», — пояснює Бірн. «Тверді GeM можуть бути створені в клінічно доступних формах, подібних до брахітерапевтичних імплантатів або фідуціалів для рентгенографічного наведення зображення, а потім імплантовані в пухлини за допомогою голки».

Бірн каже, що ці матеріали можуть підвищити ефективність стандартної хіміотерапії та променевої терапії, збільшуючи кількість кисню, наприклад, у солідних пухлинах. «Більшість пухлин мають дуже низький рівень кисню, що називається гіпоксією», — пояснює він. «Десятки років тому дослідники змогли показати, що якщо збільшити кількість кисню в ракових клітинах, можна покращити їхню реакцію на радіацію та певну хіміотерапію».

Команда продемонструвала, що матеріали можуть доставляти надзвичайно велику кількість кисню локально в два типи пухлин у мишей, підвищуючи ефективність стандартних методів лікування. «Це дуже актуально для клінічних ситуацій, коли певні види раку погано реагують на радіотерапію та хіміотерапію, або для пухлини, яка буде видалена хірургічним шляхом», — каже Бірн.

Дослідники виявили, що підвищення рівня кисню також покращує імуногенне пухлинне середовище при злоякісних пухлинах оболонки периферичного нерва. Такі пухлини, так звані через те, що вони обертаються навколо периферичних нервів, важко видалити хірургічним шляхом, оскільки це може пошкодити нерв, що призведе до паралічу, важкої хвороби або навіть смерті. Поліпшення імуногенного середовища пухлини означає, що імунна система організму краще розпізнає пухлину, пояснює Бірн, що допомагає підвищити ефективність імунотерапії, можливо, дозволяючи лікувати метастатичне захворювання.

Може знадобитися подальше лікування

«Основним застосуванням цих матеріалів буде лікування гіпоксичних пухлин у поєднанні з іншими методами лікування», — розповідає Бірн. Світ фізики. «Вони також дають можливість випробувати інші гази та ліки для покращення терапії раку».

Мікробульбашки пропонують лікування раку «два в одному».

Бірн наголошує, що ця робота була результатом великої команди, яка охоплювала кілька установ, у тому числі Університет Айови, Массачусетський технологічний інститут, Жіночу лікарню Брігама, Медичний центр Бет-Ізраїльської дияконеси та Гарвардську медичну школу. «Завершення цього проекту було б неможливим без зусиль багатьох людей», – додає він.

Тепер дослідники планують дослідити, чи потрібно постійно вводити GeM для зменшення розміру пухлини. «Той факт, що ріст пухлини сповільнюється, а не повністю зупиняється за допомогою перевірених нами методів, також свідчить про те, що може знадобитися подальше лікування», — пояснюють вони. «Таке лікування може включати використання різних типів судин під тиском і вищого тиску для покращення кількості газу, що надходить у пухлину».

Робота детально описана в Передові науки.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/gas-trapping-structures-improve-tumour-treatment/