Các hạt nano được phủ polymer và chứa thuốc điều trị đang cho thấy tiềm năng to lớn trong việc điều trị ung thư, bao gồm cả ung thư buồng trứng. Ưu điểm nổi bật của chúng là khả năng nhắm mục tiêu trực tiếp vào khối u, giải phóng thuốc tại chỗ và tránh được nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng thường gặp ở phương pháp hóa trị truyền thống. Đây là một hướng đi đầy hứa hẹn, mở ra hy vọng mới cho bệnh nhân ung thư. Trong hơn một thập kỷ qua, Giáo sư Paula Hammond tại Viện MIT cùng các cộng sự đã tiên phong phát triển nhiều loại hạt nano này bằng kỹ thuật lắp ráp từng lớp (layer-by-layer assembly). Phương pháp này cho phép tạo ra các hạt nano với cấu trúc được kiểm soát chặt chẽ, bằng cách lần lượt phủ lên bề mặt hạt các lớp polymer mang điện tích dương và âm xen kẽ. Mỗi lớp có thể được tích hợp các phân tử thuốc hoặc liệu pháp khác nhau, đồng thời mang các phân tử nhắm đích giúp hạt nano tìm và xâm nhập vào tế bào ung thư. Các nghiên cứu trên chuột đã chứng minh hiệu quả đáng kể của những hạt nano này trong việc chống lại ung thư. Tuy nhiên, để đưa công nghệ hạt nano này đến gần hơn với việc ứng dụng trên người, một thách thức lớn là khả năng sản xuất ở quy mô lớn. Quy trình lắp ráp từng lớp ban đầu, dù hiệu quả, lại tốn nhiều thời gian do yêu cầu ly tâm để loại bỏ polymer dư thừa sau mỗi lớp phủ. Gần đây hơn, một phương pháp lọc dòng chảy tiếp tuyến (tangential flow filtration) đã được phát triển để tinh giản quy trình, nhưng vẫn còn hạn chế về độ phức tạp và quy mô sản xuất tối đa. Giáo sư Hammond nhấn mạnh: "Mặc dù lọc dòng chảy tiếp tuyến hữu ích, nó vẫn là quy trình theo lô nhỏ. Một cuộc điều tra lâm sàng đòi hỏi chúng tôi phải có đủ liều lượng cho một số lượng đáng kể bệnh nhân." Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật sản xuất quy mô lớn hơn sử dụng thiết bị trộn vi lỏng (microfluidic mixing device). Thiết bị này cho phép thêm tuần tự các lớp polymer mới khi các hạt nano chảy qua một kênh vi mô bên trong. Điều quan trọng là đối với mỗi lớp, các nhà nghiên cứu có thể tính toán chính xác lượng polymer cần thiết, loại bỏ hoàn toàn nhu cầu tinh chế hạt nano sau mỗi lần thêm lớp. Giáo sư Hammond giải thích: "Điều này thực sự quan trọng vì các bước tách là tốn kém và tốn thời gian nhất trong các hệ thống loại này." Chiến lược mới này không chỉ loại bỏ việc trộn polymer thủ công và tinh giản sản xuất mà còn tích hợp các quy trình tuân thủ Thực hành Sản xuất Tốt (GMP). Các yêu cầu GMP của FDA đảm bảo sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn an toàn và có thể được sản xuất một cách nhất quán – điều rất khó khăn và tốn kém với quy trình theo lô từng bước trước đây. Đáng chú ý, thiết bị vi lỏng được sử dụng trong nghiên cứu này đã được dùng cho sản xuất GMP các loại hạt nano khác, bao gồm cả vắc-xin mRNA. Ivan Pires, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Với phương pháp mới, khả năng xảy ra lỗi vận hành hoặc sự cố thấp hơn nhiều. Đây là một quy trình có thể dễ dàng triển khai theo tiêu chuẩn GMP, và đó thực sự là bước then chốt. Chúng tôi có thể tạo ra sự đổi mới trong hạt nano lắp ráp từng lớp và nhanh chóng sản xuất chúng theo cách có thể tiến tới thử nghiệm lâm sàng." Phương pháp sản xuất mới này cho phép tạo ra 15 miligam hạt nano (đủ cho khoảng 50 liều) chỉ trong vài phút, so với gần một giờ của kỹ thuật ban đầu để tạo ra cùng một lượng. Điều này mở ra khả năng sản xuất đủ lượng hạt nano cho các thử nghiệm lâm sàng và sử dụng cho bệnh nhân. Pires nói thêm: "Để mở rộng quy mô với hệ thống này, bạn chỉ cần tiếp tục chạy con chip, và việc sản xuất thêm vật liệu trở nên dễ dàng hơn nhiều." Để chứng minh kỹ thuật sản xuất mới, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các hạt nano được phủ một cytokine gọi là interleukin-12 (IL-12). Phòng thí nghiệm của Hammond trước đây đã chỉ ra rằng IL-12 được phân phối bởi các hạt nano lắp ráp từng lớp có thể kích hoạt các tế bào miễn dịch quan trọng và làm chậm sự phát triển của khối u buồng trứng ở chuột. Trong nghiên cứu này, các hạt nano chứa IL-12 được sản xuất bằng kỹ thuật mới cho thấy hiệu quả tương tự như các hạt nano lắp ráp từng lớp ban đầu. Đặc biệt, chúng không chỉ liên kết với mô ung thư mà còn có khả năng độc đáo là không xâm nhập vào tế bào ung thư, hoạt động như những dấu hiệu trên tế bào ung thư để kích hoạt hệ thống miễn dịch cục bộ tại khối u. Trên mô hình chuột bị ung thư buồng trứng, liệu pháp này có thể làm chậm sự phát triển của khối u và thậm chí chữa khỏi bệnh. Với những kết quả đầy hứa hẹn, các nhà nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ này và đang hợp tác với Trung tâm Đổi mới Công nghệ Deshpande của MIT với hy vọng thành lập một công ty để thương mại hóa. Mặc dù trọng tâm ban đầu là các bệnh ung thư trong khoang bụng như ung thư buồng trứng, công nghệ này cũng có tiềm năng ứng dụng cho các loại ung thư khác, bao gồm cả u nguyên bào thần kinh đệm (glioblastoma). Nghiên cứu này, được tài trợ bởi Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ và các tổ chức khác, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc đưa liệu pháp nano tiên tiến từ phòng thí nghiệm đến gần hơn với bệnh nhân, hứa hẹn cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị ung thư trong tương lai.
