Új rákellenes eljárás: a tumorsejtek elégetése
A houstoni Metodista Kórház kutatói infravörös fénnyel sugároztak be szilikonba ágyazott arany nanorészecskéket, úgynevezett ostyákat, amelyek az emlőrák sejtjeihez kötődtek, és így elégették a tumorsejteket. Ha a módszer humán klinikai vizsgálatokban is használhatónak bizonyul, akkor ez a műtét noninvazív alternatívája lehet, illetve erősebbé teheti a kemoterápia hatását.
A kutatást, amelynek fő szerzői dr. Haifa Shen és dr. Jian You, az Advanced Healthcare Materials, egy Wiley folyóirat első számában ismertették.
„A belül üres arany nanogolyócskák hőt termelnek, ha infravörös lézersugárzás éri őket. Több kutató próbálkozott már az arany nanorészecskék felhasználásával a rák terápiájában, de az eredmények nem voltak valami jók – túl sok nanorészecske kellett a kezeléshez” – mondta el dr. Shen.
Dr. Shen és munkatársai egy új technikát használtak fel, amelyet a kutatás fő vezetője, Mauro Ferrari dolgozott ki, s amellyel felerősíthető az arany nanogömböcskék infravörös fényre adott válasza. A gyakorlatban ez azt jelentette, hogy porózus szilikonba ágyazták az arany partikulumokat, és kimutatták, hogy így sokkal hatékonyabb a nanorészecskék hőtermelése – írja a Newswise.
808 nm-es fénnyel megvilágítva az aranyrészecskékkel töltött szilikon ostyák 20 Celsius fokkal melegítették fel az őket tartalmazó oldatot, és az ostyák közvetlen környezetében feltehetően még melegebb lett az oldat.
A kutatók három emlőrák típus – MDA-MB-231, SK-BR-3 (humán) és 4T1 (egér) – esetében kimutatták, hogy a megvilágított arany nanorészecskék jelenlétében jelentősen lassult a tumorsejtek szaporodása.
Az általuk használt szilikon ostyák tulajdonságai Ferrari kutatócsoportjának fáradságos erőfeszítéseit dicsérik. A csoport hosszas munkával tudott csak kifejleszteni olyan nanorészecskéket, amelyek elsősorban az emlőrákos sejtekhez kötődnek, nem pedig a szervezet más típusú, egészséges sejtjeihez. Döntő fontosságú volt a szilikonrészecskék alakja, nagysága és felszínük kémiai tulajdonságai is. Ha például túl nagy volt a szilikon partikulum vagy alakja nem volt megfelelő, akkor többféle sejttípushoz kötődött – vagy egyhez sem. Az ostyákhoz poliamin struktúrákat rögzítettek, hogy növeljék oldékonyságukat és a ráksejtekhez való affinitásukat. Az ostyák átmérője kb. 1 mikron volt – összehasonlításul: egy tipikus emlőráksejt 10–12-szer ekkora.
Éppen ilyen fontosak az üreges arany nanorészecskék tulajdonságai is. Ezeknek is megfelelő méretűeknek kell lenniük, és űrtartalmuk is szigorúan megszabott – csak így tudnak interakcióba lépni az infravörös fénnyel. Az infravörös sugárzás hullámhosszát annak megfelelően kell megválasztani, hogy milyen mélyen helyezkedik el a tumor: ha közel van a bőr felszínéhez, akkor rövidebb hullámhosszra van szükség, mint a mélyebben fekvő daganatok esetében. Ennek megfelelően meg kell változtatni az aranygömböcskék térfogatát is.
Sem a szilikon, sem az arany nem toxikus az emberi szervezetre, és népszerűek az orvosi nanotechnológiában. Az arany kémiailag inert, a szilikon pedig savvá bomlik le, ami a veséken keresztül távozik a testből. Az infravörös fény is sokkalta kevésbé veszélyes, mint a rövidebb hullámhosszú sugárzások, például az ultraibolya vagy a röntgensugárzás.
Annak pontos megértése, hogy miként termelnek hőt az arany nanorészecskék, a fizikai kémia ismeretét igényli. A lényeg azonban az, hogy bizonyos hullámhosszúságú fényt – azaz energiát – nagyrészt elnyelnek, és ezt vibrációs (hő-) energia formájában adják le. Az elnyelés mértékét mind az arany tulajdonságai, mind a nanorészecske űrtartalma befolyásolja.
Dr. Shen olyan vizsgálatokat tervez, amelyek kideríthetik, hogy a szilikon-arany nanotechnológiával kiirthatók-e teljes daganatok is, és nem csak a ráksejtek. Teljes szöveteket felhasználó preklinikai kutatásokra készül, valamint olyanokra, amelyekben e technológiát kemoterápiával kombinálnák, és azt vizsgálnák, hogy elegendő-e ilyenkor kevesebb kemoterapeutikum is ugyanazon hatás eléréséhez.
