Dengan menggabungkan teknologi nano dan penelitian medis, Laboratorium Nasional Sandia, Universitas New Mexico dan Pusat Penelitian dan Perawatan Kanker UNM berhasil menciptakan strategi efektif yang menggunakan partikel nano untuk meledakkan sel kanker.
Dalam artikel cover edisi Mei jurnal Nature Materials, yang tersedia online tanggal 17 April, para peneliti menjelaskan partikel nano silika berdiameter sekitar 150 nanometer sebagai sarang tawon dengan rongga yang dapat menyimpan sejumlah besar dan beraneka ragam obat.
“Kapasitas luar biasa inti pori nano, dengan luas permukaannya yang tinggi, dikombinasikan dengan pembidikan yang baik kapsul lipid dua lapis (liposom), memungkinkan satu protosel berisi campuran obat membunuh sel kanker tahan obat,” kata peneliti Sandia dan profesor UNM, Jeff Brinker, penyelidik utama. “Itu berarti peningkatan efisiensi satu juta kali lipat dari metode memakai liposom saja – tanpa partikel nano – sebagai pembawa obat.”
Partikel nano dan selaput mirip sel yang mengelilinginya terbentuk dari liposom bersama menjadi kombinasi protosel: segel selaput dalam kargo mematikan dan termodifikasi dengan molekul (peptida) yang berikatan dengan reseptor yang diekspresi berlebih pada permukaan sel kanker. (Terlalu banyak reseptor berarti tanda kalau sel tersebut adalah sel kanker). Partikel nano memberikan stabilitas pada selaput pendukung dan mengandung serta melepaskan kargo terapi dalam sel.
Strategi pengiriman partikel nano yang telah disetujui FDA ini menggunakan liposom itu sendiri untuk menyimpan dan mengirim kargo. Dalam perbandingan liposom pembidik dan protosel dengan komposisi peptida dan selaput yang identik, Brinker dan kawan-kawan melaporkan kalau kapasitas kargo, stabilitas dan efisiensi pembidikan yang lebih besar pada protosel membawa sitotoksisitas (kekuatan ledak) yang berlipat ganda khusus melawan sel kanker hati manusia.
Manfaat lain protosel dibandingkan liposom saja, kata penulis utama Carlee Ashley, seorang rekan pasca doktoral dari situs Sandia Kalifornia di Livermore, adalah liposom yang digunakan sebagai pembawa saja perlu mengkhususkan strategi pengangkutan yang membuat prosesnya lebih sulit. “Kami telah menunjukkan kalau kami cukup menuang partikel nano untuk mengisinya dengan kombinasi obat yang unik yang diperlukan untuk penyembuhan pribadi. Mereka dengan efektif membungkus racun dan juga asam ribonukleat siRNA yang menyegel ekspresi protein.”
RNA, utusan biologis yang memberi tahu sel protein mana yang harus dibuat, dalam kasus ini digunakan untuk menyegel pabrik seluler, yang menyebabkan apoptosis atau kematian sel. “Si” adalah akronim dari “silence.”
Lipid juga bertindak sebagai pelindung yang membatasi obat kemoterapi beracun dapat bocor dari partikel nano hingga protosel berikatan dan membawanya ke dalam sel kanker. Ini artinya beberapa racun bocor kedalam sistem inang manusia, bila protosel tidak menemukan sel kanker. Perlindungan ini mencegah efek samping racun yang diduga didapat dari kemoterapi konvensional.
Justru, partikelnya – dirancang cukup kecil untuk tidak terdeteksi radar hati dan organ pembersih lainnya – dapat beredar tanpa menakuti selama berhari-hari atau berminggu-minggu, tergantung pada ukurannya, mencari mangsanya.
Sebuah perpustakaan fag – virus yang menyerang bakteri – diciptakan di pusat kanker nasional UNM oleh kolaborator David Peabody. Hal ini memungkinkan para peneliti memaparkan fag pada sekelompok sel kanker dan sel normal, memungkinkan identifikasi peptida yang berikatan khusus pada sel kanker namun tidak pada sel normal.
“Protein yang dimodifikasi dengan peptida pembidik yang berikatan dengan karsinoma khusus menunjukkan afinitas 10 ribu kali lipat pada kanker daripada pada sel biasa,” kata Ashley.
Memicu pengobatan dengan teknologi nano memperkuat ramuan obat berkali lipat
Brinker menambahkan, “tampilan kunci protosel kami adalah lapisan ganda fluidanya memungkinkan pengikatan afinitas tinggi dengan hanya beberapa peptida saja. Hal ini mengurangi ikatan umum dan respon kekebalan.”
Metode ini diujikan pada sel kanker manusia in vivo, dan akan segera diujikan pada tumor tikus di pusat kanker UNM.
Para peneliti terus mengoptimalkan ukuran partikel silika berpori, yang terbentuk dengan mengaerosol larutan prekursor. Proses fabrikasi partikel nano berpori – disebut perakitan mandiri terinduksi penguapan, dan dirintis di lab Brinker – menghasilkan partikel berdiameter dari 50 nanometer hingga beberapa mikron. Ukuran partikel berdiameter 50 hingga 150 nanometer ideal untuk memaksimalkan peredaran dan asupan kedalam sel kanker, sehingga partikel dipilih sebelumnya berdasarkan ukuran sebelum dibentuk kedalam protosel.
Gambar dikiri (Hep3B) menunjukkan sel kanker hati berpendar hijau dipenetrasi oleh protosel. Titik merah kecil adalah selubung lipid dua lapis. Muatan mereka – partikel nano berisi obat, pori mereka diisi dengan pewarna pendar putih untuk tujuan pencitraan – mempenetrasi sel kanker. (Penetrasi lebih jelas terlihat dalam gambar kedua). Sel normal di kanan (hepatosit) menunjukkan tidak adanya penetrasi. (Credit: Image courtesy of DOE/Sandia National Laboratories)
“Dimensi keseluruhannya menentukan seberapa lebar distribusi mereka dalam aliran darah,” kata Brinker. “Kami mengubah sintesis kami untuk memungkinkan ukuran yang lebih kecil.”
Yang penting lainnya pada waktu peredaran partikel adalah muatan listrik dan hidrofobisitas (penghindaran air)nya, yang dapat meningkatkan atau mengurangi kemampuannya bebas dari penyelarasan energi atau molekul yang tidak diinginkan.
Metode ini dapat tersedia secara komersil dalam lima tahun, perkiraan peneliti.
Brinker adalah Rektor UNM dan Profesor Paripurna Teknik Nuklir dan Kimia serta anggota pusat kanker UNM.
Lembaga lain yang terlibat dalam penelitian ini mencakup Universitas California Davis, dan Universitas Waterloo Kanada.
Dana disediakan oleh Lembaga Kanker Nasional (NCI), Yayasan Sains Nasional, Program Sains Energi Dasar Kementrian Energi, Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara dan kantor Penelitian dan Perkembangan Laboratorium Sandia.
Penelitian ini adalah yang pertama kali menunjukkan pengiriman partikel nano terbidik pada kanker yang didukung sebagian oleh dana dari Aliansi Teknologi Nano dalam Kanker NCI.
Sumber berita :
DOE/Sandia National Laboratories.
Referensi jurnal:
Carlee E. Ashley, Eric C. Carnes, Genevieve K. Phillips, David Padilla, Paul N. Durfee, Page A. Brown, Tracey N. Hanna, Juewen Liu, Brandy Phillips, Mark B. Carter, Nick J. Carroll, Xingmao Jiang, Darren R. Dunphy, Cheryl L. Willman, Dimiter N. Petsev, Deborah G. Evans, Atul N. Parikh, Bryce Chackerian, Walker Wharton, David S. Peabody, C. Jeffrey Brinker. The targeted delivery of multicomponent cargos to cancer cells by nanoporous particle-supported lipid bilayers. Nature Materials, 2011; DOI: 10.1038/nmat2992
referensi : faktakimia.com
Kamis, 21 Juli 2011
