Zie ook in gerelateerde artikelen.

26 september 2020: TEchnische Universiteit van Eindhoven en ACS Nano

Onderzoekers van de Technische Universiteit van Eindhoven stellen dat zij een doorbraak hebben bereikt in de chirurgie van kanker met een in hun woorden een niet-invasieve kankerbehandeling met gebruik van nanotechnologie binnen een PDT = Foto Dynamische Therapie met toepassing van nanodeeltjes binnen de PDT.

Dat stelt Jan C.M van Hest, professor aan de Technische Universiteit Eindhoven. Het Institute for Complex Molecular Systems van professor Van Hest testte samen met verschillende Chinese onderzoeksinstituten nanotechnologie die de uitdagingen aanpakt van fotodynamische therapie, een opkomende vorm van kankerbehandeling.

Van Hest noemt PDT = Foto Dynamische Therapie een opkomende therapie maar PDT - Foto Dynamische Therapie is al vele tientallen jaren oud en wij hebben op onze website hier veel over geschreven. Met name over het gebruik van PDT - Foto Dynamische Therapie met de fotosensitizer radachlorin.

Op de website van de TU - Eindhoven schrijven ze o.a. dit:

Grote stap vooruit bij behandelmethode voor kanker

EEN GAME-CHANGER VOOR TUMOREN DICHT OP DE HUID

PDT heeft de potentie om een game-changer te zijn voor de behandeling van borstkanker, prostaatkanker, lymfomen en andere tumoren die dicht genoeg bij de huid zitten zodat de laser erbij kan. Bovendien heeft het niet de bijwerkingen van chemo of de risico's van een operatie.

Voor een succesvolle behandeling moeten er drie obstakels worden overwonnen. Ten eerste moet de fotosensibilisator zo worden gericht dat het zich kan ophopen rond de tumor. Ten tweede heeft de reactie zuurstofmoleculen nodig om singletzuurstof te creëren; tumoren creëren zuurstofarme omgevingen. Ten derde hebben tumoren een defensieve stof die singletzuurstof afbreekt, wat de situatie verder bemoeilijkt.

DE OPLOSSING: ÉÉN NANODEELTJE

Het team van biomedische ingenieurs onder leiding van professor Van Hest ontwierp één enkel nanodeeltje dat alle drie de problemen kon oplossen. Het nanodeeltje is gecoat met polymeren die door het zure milieu van de tumor worden getriggerd om zich aan de tumor te hechten. De polymeren worden bij elkaar gehouden door de fotosensibilisator, die zowel als container als belangrijke lading fungeert. Een katalysator die door het deeltje wordt meegevoerd, breekt de waterstofperoxide uit de tumor af om een overvloed aan zuurstof te produceren. Ondertussen breekt het deeltje de defensieve stof af en komt er, als mooi neveneffect, mangaan vrij dat de MRI-beeldvorming vergemakkelijkt.

"Het is een elegante oplossing waarbij elk stuk samenwerkt om de verdedigingsmechanismen van de tumor uit te schakelen", zegt professor van Hest. De componenten worden ofwel vernietigd in hun beoogde reactie ofwel gemakkelijk uit het systeem gespoeld. Het beste van alles is dat de deeltjes relatief eenvoudig in massa kunnen worden geproduceerd. Voordat dat kon gebeuren, moest het team echter eerst hun theorie testen.

Hier het originele studieverslag van de studie die de TU- Eindhoven uitvoerde samen emt Chinese onderzokers:

Surface-Charge-Switchable Nanoclusters for Magnetic Resonance Imaging-Guided and Glutathione Depletion-Enhanced Photodynamic Therapy

Jianzhi Zhu 1 2, Tingting Xiao 2, Jiulong Zhang 3, Hailong Che 1, Yuxin Shi 3, Xiangyang Shi 2, Jan C M van Hest 1

Affiliations

PMID: 32809803
DOI: 10.1021/acsnano.0c03080

Abstract

Photodynamic therapy (PDT) is an effective noninvasive therapeutic method that employs photosensitizers (PSs) converting oxygen to highly cytotoxic singlet oxygen (1O2) under light irradiation. The conventional PDT efficacy is, however, compromised by the nonspecific delivery of PSs to tumor tissue, the hypoxic tumor microenvironment, and the reduction of generated 1O2 by the intracellular antioxidant glutathione (GSH). Herein, an intelligent multifunctional synergistic nanoplatform (CMGCC) for T1-weighted magnetic resonance (MR) imaging-guided enhanced PDT is presented, which consists of nanoparticles composed of catalase (CAT) and manganese dioxide (MnO2) that are integrated within chlorin-e6-modified glycol chitosan (GC) polymeric micelles. In this system, (1) GC polymers with pH-sensitive surface charge switchability from neutral to positive could improve the PS accumulation within the tumor region, (2) CAT could effectively reoxygenate the hypoxic tumor via catalyzing endogenous hydrogen peroxide to O2, and (3) MnO2 could consume the intracellular GSH while simultaneously producing Mn2+ as a contrast agent for T1-weighted MR imaging. The CMGCC particles possess uniform size distribution, well-defined structure, favorable enzyme activity, and superior 1O2 generation ability. Both in vitro and in vivo experiments demonstrate that the CMGCC exhibit significantly enhanced PDT efficacy toward HeLa cells and subcutaneous HeLa tumors. Our study thereby demonstrates this to be a promising synergistic theranostic nanoplatform with highly efficient PDT performance for cancer therapy.