Ученые NTU создают газовые пузырьки микроскопических размеров, покрытые частицами противораковых препаратов и наночастицами оксида железа, а затем используют магниты, чтобы направлять эти пузырьки, чтобы они собирались вокруг конкретной опухоли.Затем ультразвук используется для создания вибрации микропузырьков, обеспечивая энергию для направления частиц лекарства в заданную область.Этот инновационный метод был разработан многопрофильной группой ученых под руководством профессора Сюй Ченджиева из Школы химической и биомедицинской инженерии и доцента Клауса-Дитера Оля из Школы физико-математических наук.Микропузырьки NTU были успешно протестированы на мышах, и исследование было опубликовано Nature Publishing Group в Asia Materials, ведущем журнале по материаловедению в Азиатско-Тихоокеанском регионе.
Преодоление ограничений химиотерапииАссист-профессор Сюй, который также является исследователем в Северо-Западном институте наномедицины NTU, сказал, что их новый метод может решить некоторые из наиболее острых проблем, с которыми сталкивается химиотерапия, используемая для лечения рака.Основная проблема заключается в том, что современные химиотерапевтические препараты в значительной степени нецелевые.
Частицы лекарства попадают в кровоток, повреждая как здоровые, так и раковые клетки. Обычно эти препараты быстро выводятся из таких органов, как легкие и печень, что ограничивает их эффективность.Остальные лекарства также не могут проникнуть глубоко в ядро опухоли, оставляя некоторые раковые клетки живыми, что может привести к возобновлению роста опухоли.«Первой уникальной особенностью наших микропузырьков является то, что они магнитные.
После введения их в кровоток мы можем собрать их вокруг опухоли с помощью магнитов и гарантировать, что они не убивают здоровые клетки», — объясняет ассистент профессор Сюй. который работает над системами диагностики рака и доставки лекарств с 2004 года.«Что еще более важно, наше изобретение является первым в своем роде, которое позволяет частицам лекарств быть направленными глубоко в опухоль за несколько миллисекунд. Они могут проникать на глубину 50 клеточных слоев или более, что составляет около 200 микрометров, что в два раза больше ширины. человеческого волоса. Это помогает гарантировать, что лекарства могут достичь раковых клеток на поверхности, а также внутри ядра опухоли ».
Клинический адъюнкт-профессор Чиа Синг Джу, старший консультант эндоскопического центра и урологии больницы Тан Ток Сенг Клиника Continence Clinic была одним из консультантов этого исследования.
Обученный робот-хирург, имеющий опыт лечения рака простаты, мочевого пузыря и почек, доцент Чиа сказал: «Чтобы противоопухолевые препараты достигли максимальной эффективности, они должны эффективно проникать в опухоль, чтобы достичь цистоплазмы всех раковых клеток. которые нацелены, не затрагивая нормальные клетки.«В настоящее время это может быть достигнуто с помощью прямой инъекции в опухоль или введения больших доз противоопухолевых препаратов, которые могут быть болезненными, дорогими, непрактичными и могут иметь различные побочные эффекты».Специалист по уроонкологии добавил, что, если технология NTU окажется жизнеспособной, клиницисты смогут локализовать и сконцентрировать противораковые препараты вокруг опухоли и ввести их глубоко в ткани опухоли всего за несколько секунд с помощью клинической ультразвуковой системы.«В случае успеха, я полагаю, это может стать хорошим альтернативным лечением в будущем, которое будет недорогим, но эффективным для лечения рака с участием солидных опухолей, поскольку оно может минимизировать побочные эффекты лекарств».
Новая система доставки лекарствМотивация для этого исследовательского проекта — найти альтернативные решения для неинвазивных и безопасных систем доставки лекарств.
Ультразвук использует звуковые волны с частотами выше, чем те, которые слышит человеческое ухо. Он обычно используется для медицинской визуализации, например, для получения диагностических изображений.
Магниты, которые могут притягивать и притягивать микропузырьки, уже используются в диагностических машинах, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ).«Мы стремимся к разработке новых носителей лекарств — существенно более эффективных способов доставки лекарств с минимальными побочными эффектами», — пояснил профессор Ол, эксперт по биофизике, опубликовавший предыдущие исследования, касающиеся систем доставки лекарств и динамики пузырьков.
«Большинство прототипов систем доставки лекарств на рынке сталкиваются с тремя основными проблемами, прежде чем они смогут стать коммерчески успешными: они должны быть неинвазивными, удобными для пациентов и в то же время рентабельными.«Используя теорию микропузырьков и то, как их поверхность вибрирует под действием ультразвука, мы смогли придумать наше решение, которое решает эти три проблемы».
Междисциплинарная командаВ этом исследовании, которое длилось два с половиной года, принимала участие международная междисциплинарная группа из 12 человек, состоящая из ученых NTU, а также ученых из Городского университета Гонконга и Тель-Авивского университета в Израиле.
В команду также входили два студента бакалавриата НТУ, выполнявшие свой последний годовой проект, и один студент по программе летней исследовательской стажировки (НТУ).Двигаясь вперед, команда будет применять эту новую систему доставки лекарств в исследованиях рака легких и печени с использованием моделей на животных, а в конечном итоге и в клинических исследованиях.
По их оценкам, пройдет еще восемь-десять лет, прежде чем он дойдет до клинических испытаний на людях.