Nye elektrisk ledende polymer nanopartikler kan generere varme for at dræbe kolorektale cancerceller

Forskere ved Wake Forest Baptist Medical Center har modificeret elektrisk ledende polymerer, almindeligt anvendt i solenergiapplikationer, at udvikle revolutionerende polymer nanopartikler (PN'er) til en medicinsk anvendelse. Når nanopartiklerne udsættes for infrarødt lys, de genererer varme, der kan bruges til at dræbe kolorektale kræftceller.

Undersøgelsen blev ledet af adjunkt i plastik og rekonstruktiv kirurgi, Nicole H. Levi-Polyachenko, Ph.D., og udført i samarbejde med kolleger ved Center for Nanoteknologi og Molekulære Materialer ved Wake Forest University. Denne undersøgelse blev for nylig offentliggjort online, forud for tryk, i journalen, Makromolekylær biovidenskab .

Levi-Polyachenko og hendes team opdagede en ny formulering, der giver polymererne to vigtige egenskaber til medicinske anvendelser:polymererne kan laves til nanopartikler, der let spredes i vand og genererer meget varme, når de udsættes for infrarødt lys.

Resultaterne af denne undersøgelse viste, at når kolorektale cancerceller inkuberet med PN'erne blev udsat for fem minutters infrarødt lys, behandlingen dræbte op til 95 procent af cellerne. "Resultaterne af denne undersøgelse viser, hvordan nye medicinske fremskridt udvikles fra materialevidenskabelig forskning, " sagde Levi-Polyachenko.

Holdet lavede polymer-nanopartikler og viste, at de kunne gennemgå gentagne cyklusser med opvarmning og afkøling uden at påvirke deres opvarmningsevne. Dette giver fordele i forhold til metal nanopartikler, som kan smelte under fototermiske behandlinger, fører til tab af varmeeffektivitet. Dette giver også mulighed for efterfølgende behandlinger for at målrette celler, der er resistente over for varmeinduceret drab.

En udfordring med andre elektrisk ledende polymerer, der for nylig er blevet udforsket til fototermisk terapi, er, at disse andre polymerer absorberer over en bred vifte af infrarødt lys. Christopher M. MacNeill, Ph.D., post-doc forsker ved Wake Forest og første forfatter på papiret, bemærkede, at "Vi har specifikt brugt elektrisk ledende polymerer designet til at absorbere et meget snævert område af infrarødt lys, og har også udviklet sig små, 50-65nm, polymer nanopartikler for at optimere både biologisk transport og varmeoverførsel." 50nm er omkring 2000 gange mindre end et menneskehår.

Ud over, de nye PN'er er organiske og viste ingen tegn på toksicitet, lindrer bekymringer om virkningen af ​​nanopartikler, der potentielt kan blive hængende i kroppen.

"Der er meget mere forskning, der skal laves, så disse nye nanopartikler kan bruges sikkert i patienter, " Levi-Polyachenko advarede, "Men området for elektrisk ledende polymerer er bredt og byder på mange muligheder for at udvikle sikre, organiske nanopartikler til at generere varme lokalt i et væv. Vi er meget begejstrede for fremtidige medicinske applikationer ved hjælp af disse nye nanopartikler, herunder en alternativ tilgang til behandling af tyktarmskræft."