Kleine nanospindels verbeteren het gebruik van echografie om kanker te bestrijden

Echografie kan worden gebruikt om kanker te behandelen wanneer het wordt gebruikt in combinatie met moleculen die het systeem gevoelig maken voor geluidsgolven. Deze sonosensitizers genereren giftige reactieve zuurstofsoorten die tumorcellen aanvallen en doden.

In Applied Physics beoordelingenrapporteren wetenschappers van de Soochow University in China een nieuw type sonosensibilisator op basis van een met vanadium gedoteerd titaniumdioxide, V-TiO2, dat de hoeveelheid schade die echografie aan tumoren toebrengt, vergroot. Studies bij muizen toonden aan dat tumorgroei aanzienlijk werd onderdrukt in vergelijking met een controlegroep.

Organische moleculen zijn in het verleden gebruikt als sensibilisatoren, maar deze zijn onstabiel en kunnen leiden tot fototoxiciteit, waarbij blootstelling aan licht huiduitslag of extreme zonnebrand kan veroorzaken. Anorganische sensibilisatoren op basis van TiO₂Er worden ook nanomaterialen gebruikt, maar deze werken niet goed en kunnen lang in het lichaam blijven.

TiO₂ werkt niet goed als sensibilisator, omdat het een brede bandafstand heeft in zijn elektronische structuur. Zelfs als de echografie elektronen wegtrekt van de TiO₂ nanodeeltjes, de elektronen recombineren snel met de nanodeeltjes, waardoor het genereren van reactieve zuurstofsoorten wordt voorkomen die tumorcellen zouden kunnen aanvallen.

De onderzoekers realiseerden zich dat ze dit effect konden vermijden door TiO te doperen₂ nanodeeltjes met het metaal vanadium om spindels van nano-formaat te vormen.

“De bandafstand van V-TiO₂ nanospindels worden verminderd, waardoor de efficiëntie van de productie van door ultrageluid geactiveerde reactieve zuurstofsoorten toeneemt in vergelijking met die van zuiver TiO₂ nanodeeltjes, “zei auteur Liang Cheng.

De micro-omgeving rond de tumor is de sleutel tot het uitzaaien van kanker en het binnendringen van ander weefsel, en belangrijk voor de manier waarop chemotherapie en andere behandelingen werken. De micro-omgeving van de tumor heeft een zure pH maar bevat ook veel waterstofperoxide en een stof die bekend staat als glutathion.

De onderzoekers realiseerden zich de V-TiO₂ spindels werken als kleine enzymen die chemische processen in de micro-omgeving katalyseren. In de aanwezigheid van ultrasone golven laten de spindels een tweeledige aanval op de tumor toe: de ene met geluidsgolven, de andere een soort chemotherapie die waterstofperoxide afbreekt en glutathion verbruikt. Beide effecten doden tumorcellen zonder gezond weefsel te beschadigen.

De onderzoekers hebben een zorgvuldige studie uitgevoerd met controles op zowel borstkankertumorcellen als op muizen die met deze kankercellen waren geïnfecteerd. Naast directe metingen over tumorgroei, gebruikten ze fluorescerende sondes om reactieve zuurstofsoorten en glutathion tijdens het proces te visualiseren.

“Het is vermeldenswaard dat V-TiO₂ Nanospindels worden snel uit het lichaam uitgescheiden “, aldus Cheng.” Dit helpt mogelijke toxiciteitseffecten op de lange termijn te voorkomen. “

De wetenschappers waren ook in staat om V-TiO te observeren₂ nanospindels in de milt en lever van de muizen en later in de ontlasting en urine. Er werden geen duidelijke tekenen van orgaanontsteking of -beschadiging waargenomen, wat aantoont dat deze sensibilisatoren zowel veilig als effectief zijn.