Forskning om kræftfrit nanopartikler varmes op

Har du brug for at dræbe tumorer? Tilsæt bare varme.

Det er løftet om opvarmede magnetiske nanopartikler, en futuristisk lydende teknologi, der en dag kunne bruges til at stege og udrydde kræftceller uden at skade sundt væv andre steder i kroppen.

Ny forskning ledet af universitetet i Buffalo fremmer dette koncept, med forskere, der udvikler nanopartikler, der kan zappe tumorer med betydelige mængder varme under et lavt magnetfelt. Undersøgelsen blev offentliggjort online den 21. juni i tidsskriftet Lille , og blev valgt som en fremtidig forsideartikel.

"Hovedpræstationen af ​​vores arbejde er den stærkt forbedrede varmeydelse for nanopartikler under lavfeltforhold, der er velegnede til kliniske anvendelser. Den bedste varmeeffekt, vi opnåede, er tæt på den teoretiske grænse, stærkt overgår nogle af de bedst effektive partikler, som andre forskerhold har produceret, "siger Hao Zeng, Ph.d., professor i fysik ved UB College of Arts and Sciences, der ledede projektet.

Han forklarer, at terapien har en række potentielle fordele i forhold til andre behandlingsveje. Det er minimalt invasivt, og forventes ikke at generere den type alvorlige bivirkninger, der ofte er forbundet med kemoterapi og stråling, han siger.

"Behandlingen vil kun opvarme den region, hvor nanopartikler er uden at påvirke sunde væv, der er længere væk, så vi forventer få bivirkninger, "Siger Zeng." Desuden magnetfeltet, der bruges til at ophidse partiklerne, kan trænge dybt ind i kroppen fra et instrument, der ikke kræver kontakt eller indsættelse af sonder. Som sådan, terapien kan nå dele af kroppen, der ikke er let tilgængelige for kirurgi. "

Undersøgelsen var et samarbejde mellem UB; Capital Normal University i Beijing, Kina; det kinesiske PLA General Hospital i Beijing; og University of Nebraska Omaha. Shuli Han, Ph.d., en gæsteforsker ved UB fra Capital Normal University, var første forfatter.

Omhyggeligt afstemte magnetiske egenskaber

Der skal laves meget mere forskning, før nanopartiklerne er tilgængelige for patienter.

Men sådan ser terapien ud:Først, læger ville bruge målretningsteknologier til at lede nanopartikler til tumorer i patienternes kroppe. Derefter, eksponering for et skiftevis magnetfelt ville få partiklernes magnetiske orientering til at vende frem og tilbage hundredtusindvis af gange i sekundet. Denne proces ville få partiklerne til at varme op, da de absorberede energi fra det elektromagnetiske felt og konverterede det til termisk energi i de målrettede områder.

Denne form for kræftbehandling er kendt som magnetisk nanopartikelhyperteri, og det er ikke nyt. Men Zeng og kolleger designede nye magnetiske nanopartikler, der bliver varmere og genererer varme et par gange hurtigere end nogle af de mest effektive magnetiske nanopartikler undersøgt under lavfeltforhold, han siger.

"I kroppen, varmeenergi transporteres løbende væk - f.eks. ved blodgennemstrømning - hvilket gør det svært at nå den nødvendige temperatur for at dræbe kræftceller, "Zeng siger." Man har brug for partikler med den højest mulige varmeeffekt. Vores partikler har vist imponerende varmeeffekt selv ved lav magnetfeltamplitude og frekvens, der anses for at være sikker for menneskekroppen. "

Holdet lavede to typer nanopartikler, hver bestående af metallegeringer valgt for deres evne til at generere varme under et magnetfelt. En af de nye nanopartikler indeholder mangankobaltferrit, mens den anden er lavet af zinkferrit.

Mangan-kobolt-ferrit partiklerne nåede maksimal varmeeffekt under høje magnetfelter. Men de biokompatible zinkferritpartikler opvarmes med imponerende effektivitet under et ultralavt felt.

"Bundlinjen er, at vores zinkferritpartikler er designet til lave felter, der er velegnede til kliniske anvendelser, "Zeng siger." For andre partikler, der er rapporteret i litteraturen, det anvendte felt er typisk højere. De fleste af disse andre partikler er ikke i stand til at varme op ved vores valgte feltparametre. "

Testet i magnetisk knoglecement

Zeng forestiller behandling af knoglekræft som en tidlig anvendelse til opvarmede magnetiske nanopartikler.

Som han forklarer, "Typisk, efter en operation for at fjerne knogletumorer, et syntetisk materiale kaldet knoglecement injiceres for at fylde hulrummene. Hvis vi introducerer vores nanopartikler i knoglecementen, de kan opvarmes efter behov for at dræbe eventuelle tumorceller, der forbliver i nærheden, og hjælpe med at forhindre gentagelse af kræften. "

For at simulere dette scenario, Zeng og kollegaer indlejrede deres zinkferrit -nanopartikler i knoglecement og brugte det til at opvarme et svinekød. Med kun et lille antal nanopartikler (1 procent af knoglecementet, efter vægt), den eksperimentelle opsætning nåede en temperatur, der var høj nok til at dræbe tumorceller.