(Phys.org) - Une thérapie cible dans la recherche sur le cancer est d'étouffer la tumeur. Les cellules ont besoin d'oxygène pour survivre. Les chercheurs se sont donc concentrés sur des méthodes permettant de couper l'apport sanguin à la tumeur. Très peu de recherches ont impliqué l'élimination directe de l'oxygène dans la tumeur.

À cette fin, un groupe de chercheurs de l'Institut de la céramique de Shanghai, L'Académie chinoise des sciences et l'Université normale de Chine orientale ont mis au point un agent de désoxygénation utilisant du magnésium modifié par de la polyvinylpyrrolidone 2 Nanoparticules de Si. Cet agent est sensible au pH, consomme efficacement l'oxygène, et l'un des produits de la consommation d'oxygène forme également des agrégats qui pourraient potentiellement bloquer les vaisseaux sanguins. Des études préliminaires chez la souris montrent une hypoxie tumorale et une bonne biocompatibilité. Leur travail apparaît dans Nature Nanotechnologie .

Il existe plusieurs qualités importantes pour un bon agent anti-tumeur. Pour un, l'agent doit être biocompatible, ce qui annule l'utilisation de métaux lourds pour l'absorption d'oxygène. En outre, l'agent doit être efficace pour la désoxygénation et servir de piégeur d'oxygène à long terme, notamment en empêchant la réoxygénation des tumeurs désoxygénées à travers des vaisseaux sanguins non endommagés. Et, comme toujours, tout traitement anticancéreux doit cibler les tumeurs sans endommager les tissus sains, et l'agent doit être facilement injectable par seringue.

Dans la recherche actuelle, Zhang et al. développé Mg modifié par la polyvinylpyrrolidine (PVP) 2 Des nanoparticules de Si qui ont plusieurs des qualités d'un bon agent anti-tumoral. Surtout, les principaux composants, magnésium, dioxyde de silicone, et l'eau sont biocompatibles. En outre, le mécanisme de réaction forme un O hautement réactif 2 charognard, SiH 4 , qui sert à rendre ces nanoparticules très efficaces pour piéger l'oxygène.

Afin de fabriquer des nanoparticules injectables, Zhang et al. développé une synthèse auto-propageante à haute température dans une atmosphère oxygène-argon. Cela permet aux nanoparticules de rester dispersées dans le liquide, plutôt que de former des grappes, afin qu'ils soient injectables dans les tissus. Cette synthèse tire parti de la formation de sous-produit MgO qui arrête la formation continue de Mg 2 Si agrégats.

Une partie du mécanisme de réaction implique la formation de Si ^4- , qui est très sensible à l'acide. Ceci est important car l'environnement tumoral a tendance à être acide par rapport au tissu normal (pH ~ 6,4), et la sensibilité au pH peut aider à la spécificité tissulaire. Pour étudier la sensibilité au pH de leur agent de désoxygénation, Zhang et al. placé leurs nanoparticules dans une poche de dialyse, qui ont ensuite été immergés dans des solutions tampons de valeurs de pH variées dans des tubes fermés. Dans des conditions acides, les nanoparticules diminuaient de manière irréversible le taux d'oxygène, mais n'étaient pas réactifs à pH neutre. Par ailleurs, SiO 2 agrégats formés in situ qui ont servi à bloquer un capillaire simulé.

Des études supplémentaires ont démontré que le MgSi 2 les nanoparticules ont démontré une très faible cytotoxicité jusqu'à ce qu'elles rencontrent l'environnement acide de la cellule cancéreuse. En utilisant des cellules d'adénocarcinome du sein humain MCF-7, Zhang et al. ont observé que la combinaison d'acide et de nanoparticules conduisait à une hypoxie efficace des cellules. Par ailleurs, diminution de la prolifération cellulaire, ce qui est probablement dû aux dommages mitochondriaux de la désoxygénation.

Des études in vivo impliquant des souris porteuses de xénotumeurs 4T1 bilatérales ont démontré que Mg 2 Les nanoparticules de Si ont servi d'agents de désoxygénation efficaces. Chaque souris a reçu une injection de l'agent de désoxygénation des nanoparticules dans la tumeur droite et d'une solution saline comme contrôle dans la tumeur gauche. Les mesures des niveaux de saturation en oxygène du sang après dix minutes ont montré peu de changement dans la tumeur de contrôle et une réduction drastique de l'oxygène dans la tumeur d'essai. La réduction de l'oxygène s'est poursuivie pendant trois heures dans la tumeur testée jusqu'à ce que des tests à la fois sur l'oxygène lié à l'hémoglobine et l'oxygène du sang montrent une déplétion complète dans la tumeur. Notamment, Les images TEP/CT montrent que l'hypoxie s'est produite dans la tumeur et non dans les tissus environnants.

Des observations supplémentaires de l'étude in vivo ont montré que les tumeurs qui ont reçu du Mg 2 Les nanoparticules de Si ont montré un taux de croissance plus lent par rapport aux témoins et après vingt-quatre heures, bien que la prolifération cellulaire n'ait pas été ralentie de manière aussi significative que dans les études in vitro. Ces cellules présentaient des signes de fibrose, nécrose, et l'apoptose. En outre, le magnésium a été rapidement éliminé du corps tandis que le silicium a finalement été éliminé.

Globalement, cette recherche fournit une preuve de concept convaincante pour l'utilisation de Mg modifié par PVP 2 Nanoparticules de Si comme candidats potentiels pour une utilisation en tant qu'agent de désoxygénation ciblant les tumeurs. Les auteurs soulignent que les recherches futures impliqueraient d'explorer les modifications de surface des nanoparticules pour adapter la durée pendant laquelle les nanoparticules peuvent voyager dans la circulation sanguine.

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