Les chercheurs de Rice ont découvert que les agents de chimiothérapie attachés aux nanotubes sont trop gros pour traverser les pores des vaisseaux sanguins normaux (à gauche), mais assez petit pour passer à travers les pores des vaisseaux cancéreux. Une fois à travers, les nanotubes personnalisés peuvent être absorbés par les cellules cancéreuses pour livrer leurs cargaisons thérapeutiques. Crédit :Rei Suzuki/Université du Texas MD Anderson Cancer Center
(Phys.org) —Court, les nanotubes de carbone personnalisés ont le potentiel de délivrer des médicaments aux cellules cancéreuses du pancréas et de les détruire de l'intérieur, selon des chercheurs de l'Université Rice et de l'Université du Texas MD Anderson Cancer Center.
Les nanotubes vierges produits grâce à un nouveau processus développé à Rice peuvent être modifiés pour transporter des médicaments vers les tumeurs à travers des lacunes dans les parois des vaisseaux sanguins que les particules plus grosses ne peuvent pas traverser.
Les nanotubes peuvent alors cibler et infiltrer les noyaux des cellules cancéreuses, où les médicaments peuvent être libérés par sonication - c'est-à-dire, en les secouant.
La recherche menée par le chimiste de Rice Andrew Barron a été rapportée dans le Royal Society of Chemistry's Journal de la chimie des matériaux B .
La plupart des patients atteints d'un cancer du pancréas meurent dans l'année suivant le diagnostic et ont un taux de survie à cinq ans de 6 %, en partie parce qu'il n'y a pas de méthode de détection précoce, selon l'American Cancer Society. Les tumeurs sont souvent inopérables et les cellules cancéreuses du pancréas sont également difficiles à atteindre avec la chimiothérapie, a déclaré le co-auteur Jason Fleming, professeur d'oncologie chirurgicale au MD Anderson.
"Ces résultats sont encourageants car ils offrent une solution d'administration potentielle pour les patients atteints d'un cancer du pancréas dont les tumeurs résistent à la chimiothérapie standard, " Fleming a dit. " Il existe des barrières moléculaires et biologiques à l'administration efficace de la chimiothérapie aux tumeurs cancéreuses du pancréas, et ces nanotubes pourraient être en mesure de rendre certains d'entre eux non pertinents."
Les scientifiques du riz ont fabriqué des nanotubes suffisamment purs pour être modifiés à cette fin et suffisamment petits pour se faufiler à travers les défenses de l'organisme, dit Barron. Les chercheurs savaient grâce à des travaux antérieurs que les nanotubes pouvaient être modifiés – un processus appelé fonctionnalisation – pour transporter des agents de chimiothérapie et les libérer à une vitesse contrôlée par sonication.
Les images de microscopie confocale au laser montrent que des nanotubes combinés à de la polyéthylèneimine et des marqueurs fluorescents peuvent être absorbés par les cellules cancéreuses du pancréas. L'image de gauche montre des nanotubes avec du colorant rhodamine B dans les cellules; l'image centrale montre une cellule colorée au DAPI et l'image de droite combine les deux. Crédit :Enrico Andreoli/Université du riz
"Cette fois, nous essayions de déterminer la longueur des tubes et l'étendue de la fonctionnalisation pour maximiser l'absorption par les cellules, " dit Barron.
Plusieurs découvertes ont été déterminantes, il a dit. D'abord, Étudiant diplômé de riz, l'ancien élève et co-auteur Alvin Orbaek a purifié les nanotubes de carbone des catalyseurs de fer nécessaires à leur croissance en les rinçant avec du chlore. "Les restes de particules de fer endommagent les tubes par oxydation, " dit Barron. " Cela rend l'utilisation ultérieure difficile. "
L'étape suivante consistait à couper les nanotubes à la bonne taille. Les nanotubes très longs sont souples et difficiles à manipuler, dit Barron. Enrico Andreoli, un associé de recherche postdoctoral dans le groupe de Barron et auteur principal de l'article, utilisé un procédé thermique pour les hacher à une longueur moyenne de 50 nanomètres. (Un cheveu humain vaut environ 100, 000 nanomètres de large.)
"Au lieu de se retrouver avec une poudre de nanotubes duveteuse, nous obtenons quelque chose qui ressemble à une rondelle de hockey, " a déclaré Barron. " Ce n'est pas dense – ça ressemble à une rondelle spongieuse – mais vous pouvez le couper avec une lame de rasoir. Vous pouvez le peser et faire une chimie précise avec."
Le laboratoire de Barron a ajouté de la polyéthylèneimine (PEI) aux surfaces des nanotubes. Dans les tests en laboratoire, les tubes modifiés étaient facilement dispersés dans un liquide et capables de traverser des barrières dans des cellules cancéreuses vivantes pour infiltrer les noyaux. Une variante à petite molécule de PEI s'est avérée moins toxique pour les cellules que les versions plus grandes, dit Barron.
"Cette recherche montre que les particules sont suffisamment petites pour pénétrer à l'intérieur des cellules où vous le souhaitez et qu'elles peuvent avoir un avantage mortel accru - mais c'est encore inconnu, " dit Fleming.
Flamand, dont les travaux portent sur l'amélioration de l'administration de médicaments pour le cancer du pancréas, averti que des recherches supplémentaires sont nécessaires. « La prochaine étape sera de tester cette approche chez des souris ayant des allogreffes prélevées sur des tumeurs humaines, " at-il dit. " L'architecture de ces tumeurs ressemblera plus étroitement à celle du cancer du pancréas humain. "
