Linksboven, Thermograaf van het monster bij toepassing van elektrisch signaal; Rechtsboven, transmissie-elektronenmicroscopiebeeld van MNM; Linksonder, bindingsinterface van de eiwitstructuur van virus-kankercel; Rechtsonder, schematisch diagram van de samenstelling en het proces dat is gebruikt om de MNM te construeren. Credit: Farmacie (2022). DOI: 10.3390/pharmaceutics15010106
Elektrothermische therapie, waarbij elektrische signalen op nanomaterialen worden toegepast, biedt een hoge nauwkeurigheid bij het richten op kankercellen en is zeer biocompatibel. In dit onderzoek hebben wetenschappers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD) een nieuw thermisch gebaseerd therapienanosysteem ontworpen dat meer dan 20% van de alvleesklierkankercellen vernietigt met behulp van microseconde elektrische pulsen en met uitstekende biocompatibiliteit.
Elektrothermische therapie werkt door tweedimensionale (2D) materialen in kankercellen te injecteren en elektrische stromen op de cellen aan te brengen. Dit zorgt ervoor dat de materialen opwarmen en naburige kankercellen doden. Traditionele elektrothermische therapie met 2D-materialen kan echter mislukken als gevolg van zwakke kankercelablatie. Dit komt door de beperkte hoeveelheid materialen die op de kankercellen zijn geassembleerd en de zwakke Joule-verwarming die in het materiaal wordt gegenereerd.
Om deze problemen te verlichten, deponeerden de onderzoekers het M13-virus op molybdeendisulfide (MoS2) gelaagde materialen om een hybride nanomateriaal MoS te creëren2 Nanostructuur met M13-virus (de auteurs noemen het MNM). Bovendien veranderden ze de nanomateriaaloppervlakken met polyethyleenglycol (PEG) om de biocompatibiliteit te verbeteren.
De introductie van het M13-virus verbetert de prestaties van elektrothermische therapie. In vergelijking met conventionele 2D-materialen verzamelt een grotere hoeveelheid MNM zich op de kankercellen vanwege de hogere specificiteit van de binding van het M13-virus aan kankercellen. Vanwege de hoge elektrische geleidbaarheid van de MoS2 materiaal, wordt ook een sterke joule-opwarming gegenereerd.
Als gevolg hiervan wordt een grotere hoeveelheid warmte geproduceerd in de nanomaterialen en kan deze worden gebruikt om een grotere populatie van de kankercellen te doden. Het MNM-nanosysteem kan bijvoorbeeld het percentage kankercellen met 23% verlagen, wat ongeveer 2 keer hoger is dan wat de huidige thermische therapie-nanosystemen kunnen doen.
“Al vele jaren is de uitroeiing van kanker de droom van kankerpatiënten en onderzoekers. Het elimineren van herhaling en uitzaaiing van de kanker in het lichaam is van vitaal belang”, zegt hoofdonderzoeker, assistent-professor Desmond Loke van de Singapore University of Technology and Design ( SUTD).
“Een enkele conventionele therapie is echter niet in staat om kankercellen volledig uit te roeien, vanwege de diversiteit, heterogeniteit en complexiteit van de kankercellen. Daarom wilden we een eenvoudig nanosysteem of nanomateriaal ontwerpen om kankercellen synergetisch uit te roeien en te behandelen.”
Het artikel wordt gepubliceerd in het tijdschrift Farmacie.
Meer informatie:
Maria P. Meivita et al, Een efficiënte, korte stimulus PANC-1 Kankercelablatie en elektrothermische therapie aangedreven door hydrofobe interacties, Farmacie (2022). DOI: 10.3390/pharmaceutics15010106
Aangeboden door Singapore University of Technology and Design
