Hybride nanopartikler skinner nyt lys på målretning mod kræftceller

Forskere ved Indian Institute of Science (IISc) har udviklet en ny tilgang til potentielt at opdage og dræbe kræftceller, især dem, der danner en solid tumormasse. De har skabt hybride nanopartikler lavet af guld og kobbersulfid, der kan dræbe kræftceller ved hjælp af varme og muliggøre detektion ved hjælp af lydbølger, ifølge en undersøgelse offentliggjort i ACS Applied Nano Materials .

Tidlig opdagelse og behandling er nøglen i kampen mod kræft. Kobbersulfid-nanopartikler har tidligere fået opmærksomhed for deres anvendelse i kræftdiagnostik, mens guld-nanopartikler, som kan modificeres kemisk til at målrette kræftceller, har vist anticancer-effekter. I den aktuelle undersøgelse besluttede IISc-teamet at kombinere disse to til hybride nanopartikler.

"Disse partikler har fototermisk, oxidativ stress og fotoakustiske egenskaber," siger Jaya Prakash, adjunkt ved Institut for Instrumentation og Anvendt Fysik (IAP), IISc, og en af ​​de tilsvarende forfattere af papiret. Ph.D. studerende Madhavi Tripathi og Swathi Padmanabhan er co-first forfattere.

Når der skinner lys på disse hybride nanopartikler, absorberer de lyset og genererer varme, som kan dræbe kræftceller. Disse nanopartikler producerer også singlet-iltatomer, der er giftige for cellerne. "Vi ønsker, at begge disse mekanismer dræber kræftcellen," forklarer Jaya Prakash.

Forskerne siger, at nanopartiklerne også kan hjælpe med at diagnosticere visse kræftformer. Eksisterende metoder såsom selvstændige CT- og MR-scanninger kræver uddannede radiologer til at dechifrere billederne. Nanopartiklernes fotoakustiske egenskab gør det muligt for dem at absorbere lys og generere ultralydsbølger, som kan bruges til at detektere kræftceller med høj kontrast, når først partiklerne når dem.

Ultralydsbølgerne genereret fra partiklerne giver mulighed for en mere nøjagtig billedopløsning, da lydbølger spredes mindre, når de passerer gennem væv sammenlignet med lys. Scanninger oprettet fra de genererede ultralydsbølger kan også give bedre klarhed og kan bruges til at måle iltmætningen i tumoren, hvilket øger deres detektion.

"Du kan integrere dette med eksisterende systemer til detektion eller behandling," siger Ashok M Raichur, professor ved Institut for Materialeteknik, og en anden tilsvarende forfatter. For eksempel kan nanopartiklerne udløses til at producere varme ved at skinne et lys på dem ved hjælp af et endoskop, der typisk bruges til kræftscreening.

Tidligere udviklede nanopartikler har begrænsede anvendelser på grund af deres store størrelse. IISc-holdet brugte en ny reduktionsmetode til at afsætte små frø af guld på kobbersulfidoverfladen. De resulterende hybride nanopartikler - mindre end 8 nm i størrelse - kan potentielt nemt bevæge sig inde i væv og nå tumorer.

Forskerne mener, at nanopartiklernes lille størrelse også ville give dem mulighed for at forlade menneskekroppen naturligt uden at akkumulere, selvom der skal udføres omfattende undersøgelser for at afgøre, om de er sikre at bruge inde i menneskekroppen.

I det aktuelle studie har forskerne testet deres nanopartikler på lungekræft og livmoderhalskræftcellelinjer i laboratoriet. De planlægger nu at bringe resultaterne videre til klinisk udvikling.

Flere oplysninger: Madhavi Tripathi et al., Seed-Mediated Galvanic Synthesis of CuS–Au Nanohybrids for Photo-Theranostic Applications, ACS Applied Nano Materials (2023). DOI:10.1021/acsanm.3c02405

Leveret af Indian Institute of Science