Обычное лечение направлено на искоренение раковых клеток с помощью лекарств и терапии, доставляемых извне клетки, что также может повлиять (и потенциально нанести вред) соседним нормальным клеткам.
В отличие от традиционной терапии рака, команда Университета Цинциннати разработала несколько новых конструкций наночастиц на основе оксида железа, которые обнаруживают, диагностируют и уничтожают раковые клетки с помощью фототермической терапии (ФТТ).
PTT использует наночастицы для фокусировки индуцированной светом тепловой энергии только внутри опухоли, не нанося вреда соседним нормальным клеткам.
Результаты работы УНЦ будут представлены на конференции Общества исследования материалов в Бостоне в ноябре.
30 декабря. 5 Эндрю Данн, докторант кафедры материаловедения Колледжа инженерии и прикладных наук Калифорнийского университета. Вместе с Данном в этом исследовании работают Донглу Ши, профессор материаловедения в Колледже инженерии и прикладных наук Калифорнийского университета; Дэвид Маст, адъюнкт-профессор физики Колледжа искусств и наук Макмикена Калифорнийского университета; и Джованни Паулетти, доцент кафедры Джеймса Л. Фармацевтический колледж Винкля.
В исследовании UC использовались живые клетки мышей, чтобы успешно протестировать эффективность их двусторонних конструкций наночастиц (одна сторона для нацеливания на клетки, а другая для доставки лечения) в сочетании с PTT.
Однако U.S. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило использование наночастиц оксида железа у людей. Это означает, что фототермический эффект наночастиц оксида железа может показать в следующем десятилетии большие перспективы в терапии рака у человека, вероятно, с локализованными опухолями.
Как наночастицы работают с фототермической терапией
С помощью этой технологии маломощный лазерный луч направляется на опухоль, где присутствует небольшое количество магнитных наночастиц оксида железа, либо путем инъекции частиц непосредственно в опухоль, либо путем введения их в кровоток, в результате чего частицы находят и связываются. к аномальным раковым клеткам посредством клеточно-специфического нацеливания.
Затем достаточно тепла локально генерируется лазерным светом, быстро повышая температуру опухоли до более чем 43 градусов по Цельсию и тем самым сжигая аномальные раковые клетки.
Это конкретное лечение PTT не включает никаких лекарств, а только генерирует локальное тепло внутри опухоли, поэтому вызывает гораздо меньше побочных эффектов, чем традиционная химиотерапия или лучевая терапия.
«Этот метод лечения намного более идеален, потому что он направлен прямо на раковые клетки», — говорит Ши. «Наноматериалы проникают только в аномальные клетки, освещая эти клетки, а затем делают то, для чего вы их спроектировали.
В этом случае он должен нагреться до такой степени, чтобы сжечь и убить раковые клетки, но не повредить окружающие нормальные клетки."
Ши добавил, что врачи часто недовольны существующими традиционными средствами ранней визуализации раковых клеток с помощью медицинской резонансной томографии или компьютерной томографии, потому что опухоли обычно находятся на третьей или четвертой стадии, прежде чем их можно будет обнаружить.
Он заявил: «С помощью технологии наноматериалов мы можем обнаружить опухоль на ранней стадии и одновременно убить ее на месте»."
Нацеливание на клетки
Каждая опухоль имеет соответствующий белок, специфичный для рака, называемый опухолеспецифическим лигандом, или реакцией антигена антитела, которая экспрессируется только для этого конкретного рака, такого как рак груди или простаты.
Ученые идентифицируют этот определенный биомаркер, специфичный для определенной опухоли, а затем конъюгируют этот биомаркер на поверхности наноносителя, который имеет экспрессию только для этого конкретного вида раковых клеток.
Затем он нацелен только на аномальную раковую клетку, а не на нормальные здоровые клетки, и, поскольку он настолько мал, он может разрушить мембрану и проникнуть в эту конъюгированную раковую клетку и высвободить PTT.
Носители нанотехнологий проникают в тело через вену в кровотоке, ищут аномальные раковые клетки, находят биомаркеры или раковые клетки, прикрепляются к этим клеткам и разблокируют их флуоресцентные частицы, чтобы их можно было обнаружить с помощью фотонного лазерного света.
Лазерный свет нагревает наночастицы как минимум до 43 градусов по Цельсию, чтобы убить раковые клетки, в конечном итоге оставляя все другие клетки в организме невредимыми.
Возможное лечение рака своими руками
В конечном итоге процедура может выполняться самим пациентом после того, как он будет обучен направлять небольшое лазерное световое устройство на пораженный участок в течение определенного времени два-три раза в день. Этот метод может в конечном итоге повысить вероятность успеха, а также сократить расходы для пациента.
Это придает "наведи и стреляй" совершенно новый смысл.
Будущие исследования
В будущих исследованиях PTT наночастиц будут рассмотрены вопросы токсичности, биоразлагаемости и совместимости. Ши сказал, что команда в настоящее время ищет другие разнообразные биоразлагаемые материалы для использования в качестве носителей, таких как хлорофиллы растений, такие как хлорофиллы капусты, которые являются как съедобными, так и фототермическими.
Этот материал является биосовместимым и биоразлагаемым и потенциально может оставаться в опухолевых клетках до завершения своей работы, а затем растворяться и выводиться через пищеварительную систему.
Поддержка этого исследования была предоставлена грантом Национального научного фонда по контракту MSF (1343568) под названием «Развитие второстепенных нанотехнологий, ориентированных на нанобиомедицину и устойчивую энергетику."
