Ny potentiel kræftbehandling ved hjælp af mikrobølger til målretning mod dybe tumorer

Fysikere ved University of Texas i Arlington har vist, at brug af mikrobølger til at aktivere lysfølsomme nanopartikler producerer vævsopvarmningseffekter, der i sidste ende fører til celledød inden for solide tumorer.

"Vores nye metode ved hjælp af mikrobølger kan forplante sig gennem alle typer væv og målrette mod dybt beliggende tumorer, "sagde Wei Chen, UTA professor i fysik og hovedforfatter af undersøgelsen, der blev offentliggjort i denne måned i han Journal of Biomedical Nanotechnology med titlen "En ny modalitet af kræftbehandlings-nanopartikelmedieret mikrobølgeinduceret fotodynamisk terapi."

Fotodynamisk terapi dræber kræftceller, når en nanopartikel, der indføres i tumorvæv, genererer giftigt singlet oxygen efter at have været udsat for lys. Singlet oxygen er en meget reaktiv iltype, der skader irreversibelt cellemitokondrier og til sidst forårsager celledød.

"Indtil nu, fotodynamisk terapi, som afhænger af synligt, ultraviolet eller nær infrarødt lys, blev anset for effektiv til hudkræft eller kræft tæt på hudoverfladen, "Chen sagde." Vores nye koncept, der kombinerer mikrobølger med fotodynamisk terapi, åbner nye muligheder for at målrette mod dybere tumorer og har allerede vist sig effektivt til hurtigt og sikkert at reducere tumorstørrelse. "

I tidligere undersøgelser, forskerne havde identificeret en ny type nanopartikel, kobber-cysteamin eller Cu-Cy, der kunne aktiveres af røntgenstråler for at producere singlet oxygen og bremse væksten af ​​tumorer. Røntgenstråling, imidlertid, udgør betydelige risici for patienter og kan skade sundt væv.

I denne nye laboratorieundersøgelse, teamet demonstrerede, at nanopartiklen Cu-Cy også kan aktiveres af mikrobølger, som kan målrettes direkte mod selve tumoren uden at skade omgivende væv.

"Vores nye mikrobølgeinducerede fotodynamiske behandling giver mange fordele, den vigtigste er øget sikkerhed, "Sagde Chen." Vores nanopartikel Cu-Cy viser også meget lav toksicitet, er let at lave og billig, og udsender også intens luminescens, hvilket betyder, at det også kan bruges som et billeddannelsesmiddel. "

Forskerne demonstrerede, at både in vitro og in vivo undersøgelser af en osteosarkom cellelinje viste signifikant celledestruktion ved hjælp af kobbercysteamin nanopartikler under mikrobølge aktivering. Opvarmningseffekterne og frigivelsen af ​​kobberioner fra kobbercysteamin ved aktivering var hovedmekanismen for dannelse af det reaktive ilt, der er nødvendigt til ødelæggelse af kræftceller.

Chen blev tilsluttet denne forskning af Lun Ma, UTA forskningsassistent i fysik, samt Mengyu Yao, Lihua Li og Yu Zhang fra Guangdong Key Laboratory of Orthopedic Technology and Implant Materials i Guangzhou, Kina, og Junying Zhang fra fysikafdelingen ved Beihang University i Beijing, Kina. Den amerikanske hærs medicinske forskningsanskaffelsesaktivitet, National Science Foundation og Department of Homeland Security's fælles Academic Research Initiative -program, Kinas nationale grundforskningsprogram, Kinas National Natural Science Foundation og den kinesiske militærs femårsplan, støttede alle denne forskning.

"Denne nye opfindelse er stort set baseret på den nye fotosensibiliserende kobbercysteamin, som vi opfandt og patenterede, og jeg vil gerne takke alle vores teammedlemmer, især Dr. Lun Ma, for den tid og energi, der er brugt på dette projekt, "Sagde Chen.

Alex Weiss, UTA -formand for fysikafdelingen, understregede betydningen af ​​denne forskning i forbindelse med UTAs stigende fokus på sundhed og den menneskelige tilstand inden for den strategiske plan 2020:Bold Solutions | Global Impact.

"Dr. Chens forskning i aktivering af nanopartikler har ført til vigtige opdagelser, der potentielt kan ændre kræftbehandling, "Weiss sagde." Dette nye papir om mulighederne for mikrobølgeaktivering viser endnu en gang, hvordan Dr. Chens søgen efter nye behandlingsformer kunne spille en central rolle i at finde sikker, levedygtige og billige behandlinger for kræft. "