Cancer therapy with nanoparticles

Biomaterials Science web writer, Debanti Sengupta, highlights a HOT article from the journal

Researchers have demonstrated that controlling nanoparticle shape and packing can impact how cancer therapeutics interact with cells.

Photodynamic therapy is an innovative emerging therapy for cancer.  This therapeutic modality consists of introducing light-activated molecules known as ‘photosensitizers’ into cancer cells.  When activated with light, these photosensitizers are able to produce toxic molecules within the cells (also known as reactive oxygen species or ROS) that can eventually cause cancer cell death.  Photosensitizers are often introduced into the cells using nanoparticle carriers. In order for effective cell death to occur, ROS must be formed within the nanoparticles and then diffuse out of the nanoparticles into the cells.

In this article, Chu et al. have designed silica-based nanocarriers that can control how photosensitizers interact with cells. They previously found that when photosensitizer-loaded nanoparticles were packed more densely, the amount of ROS that was released decreased.  In contrast, more loosely packed nanoparticles allowed for greater release of ROS into cells. In this study, the researchers designed a third type of nanoparticle consisting of a gold nanorod coated with dense silica. They found that this third type of nanoparticle released photosensitizers much more efficiently than the either densely packed or loosely packed silica-only particles. They also discovered that the nanorod-based particles produced a different distribution of ROS as compared to the loose or dense silica-only particles. When cells were treated with these nanoparticles, loosely-packed silica particles and the nanorod-based particles demonstrated dramatic decreases in cell-viability due to the action of the photosensitizers. Further, while the silica-based loose and dense particles caused cells to die via a programmed cell death (apoptotic) route, the nanorod-based particles caused cell death via cell injury resulting in premature cell death (necrosis).

These experiments suggest that controlling the composition and shape of the nanoparticles that carry photosensitizers to cancer cells can alter both the number of cancer cells killed as well as the mechanism by which the cells die. This work has implications for future photodynamic therapeutic strategies.

Zhiqin Chu, Silu Zhang, Chun Yin, Ge Lin and Quan Li
Biomater. Sci., 2014, Advance Article DOI: 10.1039/C4BM00024B

Debanti Sengupta recently completed her PhD in Chemistry from Stanford University.  She is currently a Siebel postdoctoral scholar at the University of California, Berkeley.

Follow the latest journal news on Twitter @BioMaterSci or go to our Facebook page.

Digg This
Reddit This
Stumble Now!
Share on Facebook
Bookmark this on Delicious
Share on LinkedIn
Bookmark this on Technorati
Post on Twitter
Google Buzz (aka. Google Reader)

One Response to “Cancer therapy with nanoparticles”

  1. thoxuanduong says:

    Liệu pháp quang động là một sáng tạo mới nổi điều trị bệnh ung thư. Phương thức điều trị này bao gồm giới thiệu ánh sáng kích hoạt các phân tử được gọi là ‘nhạy’ vào tế bào ung thư. Khi kích hoạt với ánh sáng, những nhạy có thể sản xuất các phân tử độc hại trong các tế bào (cũng được gọi là phản ứng oxy loài hoặc ROS) mà có thể cuối cùng gây ra cái chết tế bào ung thư. Nhạy thường được giới thiệu vào các tế bào bằng cách sử dụng tàu sân bay đó. Để có hiệu quả các tế bào chết để xảy ra, ROS phải được hình thành trong các hạt nano và sau đó khuếch tán ra khỏi các hạt nano vào các tế bào.

    Trong bài này, Chu et al. có thiết kế dựa trên silica nanocarriers mà có thể kiểm soát cách nhạy tương tác với các tế bào. Họ đã tìm thấy rằng khi photosensitizer-nạp hạt nano được đóng gói hơn có mật độ cao, số lượng ROS đã được phát hành giảm. Ngược lại, thêm lỏng lẻo đóng gói hạt nano được phép cho bản phát hành lớn hơn của ROS vào các tế bào. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu thiết kế một loại thứ ba trong đó bao gồm một nanorod vàng phủ silica dày đặc. Họ tìm thấy rằng loại đó thứ ba phát hành nhạy hơn hiệu quả hơn có mật độ đóng gói hoặc lỏng lẻo đóng gói chỉ silica hạt. Họ cũng phát hiện ra rằng các hạt dựa trên nanorod sản xuất một bản phân phối khác nhau của ROS so với lỏng hoặc dày đặc chỉ silica hạt. Khi tế bào đã được điều trị với các hạt nano, silica lỏng lẻo đóng gói hạt và hạt dựa trên nanorod chứng minh giảm đáng kể trong tế bào-khả năng do hành động của các nhạy. Hơn nữa, trong khi các dựa trên silica lỏng lẻo và dày đặc các hạt gây ra các tế bào chết thông qua một con đường chết (apoptosis) tế bào, các hạt dựa trên nanorod gây ra cái chết tế bào thông qua chấn thương di động dẫn đến chết sớm các tế bào (hoại tử).

Leave a Reply