Guld nanopartikler til behandling af kræft

Et nyt projekt ved National Physical Laboratory (NPL) vil udvikle metoder til at måle den radiobiologiske påvirkning af guldnanopartikler, når det bruges i kombination med ioniserende stråling til at forbedre strålebehandlinger og medicinsk billeddannelse.

Nanopartikler er i øjeblikket ansat i flere medicinske applikationer, og mange flere er blevet foreslået, med store potentielle fordele for patienter og læger. På grund af deres høje atommasse, guld nanopartikler kan absorbere betydeligt mere stråling end bløde vævsceller, hvilket gør dem ideelle til at booste strålingsdosis i tumorer eller øge kontrasten af ​​specifikke væv under diagnostisk billeddannelse (f.eks. doping af et væv med 1 % af dets vægt med nanopartikler ville fordoble den strålingsdosis, der absorberes efter kV røntgeneksponering).

Ved at drage fordel af gulds biokompatibilitet, nanopartikler kan injiceres intravenøst ​​og vil naturligt akkumulere i ethvert område med lækkende vaskularitet, såsom tumorer. I øvrigt, specifikke antistoffer kan kobles til guldnanopartiklerne for mere specifik selektivitet med bestemte typer celler. Imidlertid, mængden og kvaliteten af ​​de strålingseffekter, der forstærkes af nanopartiklerne, afhænger stærkt af flere parametre, såsom cellulær optagelse af nanopartikler (mindre nanopartikler kan trænge ind i cellekernen og interagere med DNA-molekyler), nanopartikelstørrelse, koncentration, opladning og lignende.

For sikkert og effektivt at bruge guld nanopartikler, derfor, vi er nødt til at undersøge og kvantificere den øgede effekt af stråling, som de forårsager. Dette kræver sporbare målinger og strenge standarder for at definere og kvantificere nøgleparametre, som vil hjælpe med at optimere behandlingerne selv og muliggøre deres regulering.

Det nye projekt vil arbejde hen imod dette mål ved at anvende ekspertise fundet på tværs af flere forskellige forskningsgrupper på NPL, i samarbejde med universiteter og forskningsinstitutter fra hele verden.

Radiation Dosimetry Group vil beregne de forbedrede strålingsdoser og undersøge ændringer på nano- og mikroskopisk niveau efter interaktion mellem strålingsstråler og nanopartikler. Strålingskemi og radiobiologiske undersøgelser vil validere og komplementere dosimetriundersøgelserne for at udvikle egnede modeller, der forbinder nanopartikelkarakteristika, energiaflejring og biologisk respons.

Bioteknologigruppen vil bidrage med avancerede mikroskopiteknikker, der kan kontrollere placeringen og optagelsen af ​​nanopartikler i celler og væv. Surface &Nanoanalysis Group vil bruge nanoteknologiske teknikker til at karakterisere deres fysiske egenskaber og finde de bedste metoder til at fremstille dem.

Der vil være formelt og uformelt samarbejde med eksterne forskere fra organisationer, herunder Queen's University Belfast og University of Surrey, samt input fra Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL), del af US National Institutes of Health. Karakteriseringsmetoden vil blive gjort tilgængelig for Medicine and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA), som ser på at regulere medicinsk brug af nanopartikler.

Giuseppe Schettino, fra Radiation Dosimetry Group på NPL, sagde:

"I modsætning til anden relateret forskning, dette tværfaglige projekt vil fokusere på at udvikle en metode til at evaluere og kvantificere virkningerne af nanopartikler og stråling. Vi håber, at dette vil være meget værdifuldt for producenter og hjælpe med at oversætte forskning fra laboratoriet til hospitaler og klinikker, hvor det kan gavne patienter. "