Bor-nitrid nanorør viser potentiale i kræftbehandling

En ny undersøgelse har vist, at tilføjelse af bornitrid nanorør til overfladen af ​​kræftceller kan fordoble effektiviteten af ​​irreversibel elektroporation, en minimalt invasiv behandling af bløddelstumorer i leveren, lunge, prostata, hoved og hals, nyre og bugspytkirtel. Selvom denne forskning er i de meget tidlige stadier, det kan en dag føre til bedre behandlinger mod kræft.

Undersøgelsen blev udført af forskere i Italien ved Institute of Life Sciences, Scuola Superiore Sant'Anna i Pisa med BNNT'er leveret af forskere ved NASAs Langley Research Center, Department of Energy's Thomas Jefferson National Accelerator Facility og National Institute of Aerospace.

Irreversibel elektroporation er en ny terapi til svære at behandle kræftformer i blødt væv. Det tilbydes i mange kræftbehandlingscentre i hele USA, og bliver undersøgt for effektivitet på en lang række specifikke kræftformer. Forskere ved Institute of Life Sciences begyndte at eksperimentere med BNNT'er for at se, om nanorørene kunne gøre behandlingen mere effektiv.

"Irreversibel elektroporation er en måde at sætte huller i væggen på en tumorcelle, " sagde Michael W. Smith, chefforsker ved BNNT, LLC og tidligere ansat videnskabsmand ved NASAs Langley Research Center.

Smith forklarede, at når der laves et hul af passende størrelse i væggen af ​​en celle, cellen reagerer på en forudsigelig måde. Selvom den nøjagtige mekanisme ikke er blevet udpeget, forskere har mistanke om, at et sådant hul kan udløse celleselvmord. "Cellen vil bogstaveligt talt gå, Åh, noget er frygteligt galt, og dræbe sig selv. Det kaldes apoptose, " han tilføjede.

Smith læste om den italienske forskeres forsøg med BNNT'er i et tidsskrift, og han tilbød forskerne en prøve af Jefferson Lab/NASA Langley/NIA BNNT'er af meget høj kvalitet. Disse BNNT'er er meget krystallinske og har en lille diameter. Strukturelt set, de indeholder også få vægge med minimale defekter, og er meget lange og meget fleksible.

De italienske forskere suspenderede først BNNT'erne i glycol-chitosan, en type bio-sæbeopløsning, og sprængte rørene med lydbølger for at hakke dem i mindre stykker. Løsningen, indeholdende varierende mængder af BNNT'er, blev derefter dumpet på klynger af humane epitelcarcinomceller (også kendt som HeLa-celler) i laboratoriet for at se, om BNNT'erne alene ville dræbe cellerne. Forskerne bestemte mængden af ​​BNNT'er, der dræbte omkring 25 procent af kræftcellerne i løbet af 24 timer.

Forskerne udsatte derefter HeLa-cellerne for den mængde BNNT'er i opløsning og zappede cellerne med 160 volt elektricitet, som var elektroporationsapparatleverandørens foreslåede spænding og svarer til et elektrisk felt på 800 volt pr. centimeter. Forskerne behandlede også ueksponerede kræftceller med samme spænding.

De fandt ud af, at behandlingsmetoden Irreversible Electroporation dræbte dobbelt så mange kræftceller med BNNT'er (88 procent) på celleoverfladen end uden (40 procent).

"De var i stand til at få, i en petriskål, mere end det dobbelte af effektiviteten. Så, denne teknik fungerer dobbelt så godt med vores nanorør på cellerne end uden dem. Det er en stor sag, fordi du enten kan bruge meget mindre spænding eller dræbe mange flere celler, sagde Smith.

Smith og hans kollega, Kevin Jordan, en Jefferson Lab stabsingeniør og chefingeniør hos BNNT, LLC, sagde, at BNNT'er har en lang liste over potentielle anvendelser.

"Teknologiforskere siger, at disse nanorør har energianvendelser, medicinske applikationer og rumfartsapplikationer, sagde Jordan.

Forskerne forsøger nu at opskalere produktionsprocessen, samtidig med at renheden af ​​BNNT'erne forbedres. Deres mål er at være i stand til at producere massemængder af rør til udforskning af hele spektret af potentielle anvendelser.

For eksempel, de italienske forskere vil have brug for flere BNNT'er af høj kvalitet for at fortsætte deres studier i mus. At gå til dette næste trin er lovende, men forskningen er stadig i de meget tidlige stadier, og der er stadig lang vej til fremskridt, før teknikken vil blive overvejet til brug i klinikken til behandling af kræft.

Forskere ved NASAs Langley Research Center, Department of Energy's Thomas Jefferson National Accelerator Facility og National Institute of Aerospace skabte en ny teknik til at syntetisere højkvalitets bornitrid nanorør (BNNT'er). Den tryksatte damp/kondensator (PVC) metode blev udviklet med Jefferson Labs Free-Electron Laser og blev senere perfektioneret ved hjælp af en kommerciel svejselaser. I denne teknik, laserstrålen rammer et mål inde i et kammer fyldt med nitrogengas. Strålen fordamper målet, danner en plum af borgas. En kondensator, en afkølet metaltråd, indsættes i borfanen. Kondensatoren afkøler bordampen, når den passerer forbi, forårsager dannelse af flydende bor dråber. Disse dråber kombineres med nitrogenet for at samle sig selv til BNNT'er.

Forskningen blev offentliggjort online forud for tryk i tidsskriftet Teknologi i kræftforskning og -behandling .