Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Forskere bruger nanopartikler stimuleret af mikrobølger til at bekæmpe kræft

En fysiker ved University of Texas i Arlington har foreslået et nyt koncept til behandling af kræftceller, yderligere at fremme universitetets status som førende inden for sundhed og den menneskelige tilstand.

I et nyligt offentliggjort papir i tidsskriftet Nanomedicin:Nanoteknologi, Biologi og medicin , UTA-fysikprofessor Wei Chen og et team af internationale samarbejdspartnere fremførte ideen om at bruge titaniumdioxid (TiO2) nanopartikler stimuleret af mikrobølger til at udløse kræftcellers død uden at beskadige de normale celler omkring dem.

Metoden kaldes mikrobølge-induceret radikal terapi, som holdet omtaler som mikrodynamisk terapi, eller MDT.

Brugen af ​​TiO2 nanopartikler aktiveret af lys og ultralyd i kræftbehandlinger er blevet undersøgt grundigt, men dette er første gang, forskerne har vist, at nanopartiklerne effektivt kan aktiveres af mikrobølger til ødelæggelse af kræftceller - hvilket potentielt åbner nye døre til behandling for patienter, der bekæmper sygdommen.

Chen sagde, at den nye terapi fokuserer på reaktive oxygenarter, eller ROS, som er et naturligt biprodukt af kroppens omsætning af ilt. ROS hjælper med at dræbe toksiner i kroppen, men kan også være skadelige for celler, hvis de når et kritisk niveau.

TiO2 kommer ind i celler og producerer ROS, som er i stand til at beskadige plasmamembraner, mitokondrier og DNA, forårsager celledød.

"Kræftceller er karakteriseret ved en højere steady-state mætning af ROS end normalt, sunde celler, " sagde Chen. "Denne nye terapi giver os mulighed for at udnytte det ved at hæve mætningen af ​​ROS i kræftceller til et kritisk niveau, der udløser celledød uden at skubbe de normale celler til den samme tærskel."

Pilotstudiet for dette nye behandlingskoncept bygger på Chens ekspertise i brugen af ​​nanopartikler til at bekæmpe kræft.

Chens samarbejdspartnere kommer fra Guangdong Academy of Medical Sciences og Beihang University. Holdet udførte eksperimenter, der viser, at nanopartiklerne betydeligt kan undertrykke væksten af ​​osteosarkomer under mikrobølgebestråling.

Mens TiO2 og laveffekt mikrobølgebestråling alene ikke effektivt dræbte kræftceller, kombinationen af ​​de to viste sig at være vellykket til at skabe en toksisk effekt for tumorcellerne. Mikrobølgeablationsterapi har allerede vist sig at være en effektiv behandling mod knoglekræft, opnå bedre resultater end MDT. Imidlertid, MDT har applikationer til bekæmpelse af andre former for kræft, ikke kun de osteosarkomer, der blev brugt til dette pilottilfælde.

Brug af lys til at aktivere ROS – som det ses i fotodynamisk terapi – kan være udfordrende til behandling af tumorer dybt placeret i kroppen; i modsætning, mikrobølger giver mulighed for at skabe dybere penetration, der forplanter sig gennem alle typer væv og ikke-metalliske materialer.

"Denne nye opdagelse er spændende, fordi den potentielt skaber nye veje til behandling af kræftpatienter uden at forårsage invaliderende bivirkninger, " sagde Chen. "Dette målrettede, lokaliseret metode giver os mulighed for at holde sunde celler intakte, så patienter er bedre rustet til at bekæmpe sygdommen."

Resultaterne af pilotstudiet indikerer, at MDT er en lovende tilgang til kræftbehandling, selvom metoden stadig er under udvikling og dens begrænsninger udforsket. Forskerholdet har indgivet patent på MDT. Næste, de planlægger at rette deres opmærksomhed mod at forstå fysikken og de interne mekanismer bag den kraftfulde kombination af mikrobølger og TiO2.

"Dr. Chen fortsætter med at opbygge en forskningsportefølje, der har transformative implikationer for kræftbehandling, " sagde Alex Weiss, formand for UTA's Institut for Fysik. "Dette nye arbejde er et eksempel på den opdagelsesånd, vi stræber efter at legemliggøre på UTA. Jeg ser frem til, hvad Dr. Chen og hans samarbejdspartnere kan udrette i de kommende faser af denne forskning, da de er pionerer på en potentiel ny vej til bekæmpelse af kræft."