Algen benutten voor een groenere manier om functionele gouden nanodeeltjes te creëren

Onderzoekers uit Japan hebben een nieuwe ontwikkeling ontwikkeld: duurzaam methode voor het synthetiseren van gefunctionaliseerde gouden nanodeeltjes (AuNP’s) met behulp van microalgen. Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Duurzame Chemie & Engineering.

Deze ‘groene’ aanpak vermijdt niet alleen de agressieve chemicaliën die bij conventionele methoden worden gebruikt, maar produceert ook AuNP’s die stabieler en minder giftig zijn voor gezonde cellen. De doorbraak belooft een milieuvriendelijkere en patiëntvriendelijkere toekomst voor nanogeneeskunde, inclusief toepassingen in fotothermische kankertherapie, in overeenstemming met de Sustainable Development Goals (SDG’s) van de Verenigde Naties.

Gouden nanodeeltjes en kankertherapie

Gouden nanodeeltjes zijn krachtige hulpmiddelen in de geneeskunde, vooral voor de behandeling van kanker. Bij een techniek die fotothermische therapie wordt genoemd, worden AuNP’s aan een tumor afgeleverd en met een laser verwarmd.

De plaatselijke hitte vernietigt kankercellen zonder het omringende weefsel te beschadigen. De traditionele chemische synthese van deze nanodeeltjes is echter vaak duur, energie-intensief en er zijn giftige stoffen bij betrokken, wat risico’s met zich meebrengt voor zowel het milieu als de gezondheid van de patiënt. Dit heeft geleid tot een zoektocht naar veiligere, duurzamere productiemethoden.

Microalgen als duurzame oplossing

Het onderzoeksteam heeft met succes microalgen gebruikt als biologische fabriek om AuNP’s te creëren. De algen produceren op natuurlijke wijze verbindingen die goudionen reduceren tot stabiele nanodeeltjes en deze afdekken met een beschermende organische laag. Dit biologische proces levert “Bio@AuNPs” op die werden vergeleken met chemisch gesynthetiseerde “Chem@AuNPs.”

Karakterisering toonde aan dat de door algen gemedieerde gouden nanodeeltjes zeer effectief waren in het absorberen van laserlicht en het omzetten ervan in warmte, waardoor met succes de dood van kankercellen werd geïnduceerd.

Cruciaal is dat de Bio@AuNPs een hoge biocompatibiliteit vertoonden, waarbij ze een lage cytotoxiciteit voor normale cellen handhaafden, terwijl ze selectieve activiteit tegen kankercellen vertoonden.

Voordelen en toekomstige richtingen

Dit werk biedt een dubbel voordeel voor de samenleving. Ten eerste biedt het een duurzaam en milieuvriendelijk productieproces voor een hoogwaardig medisch materiaal, waardoor het chemisch afval en de ecologische voetafdruk van nanogeneeskunde worden verminderd.

Ten tweede zou de verbeterde biocompatibiliteit en stabiliteit van deze ‘groene’ nanodeeltjes kunnen leiden tot de ontwikkeling van veiligere en effectievere kankertherapieën met minder bijwerkingen voor patiënten. Dit opent de deur naar een breder klinisch gebruik van fotothermische therapie als een haalbare, patiëntvriendelijke behandelingsoptie.

“Ons doel is om te ontdekken hoe levende organismen thermische fluctuaties die door de omgeving en hun eigen biologische processen op cellulair niveau worden gegenereerd, detecteren en erop reageren”, zegt professor Madoka Suzuki, senior auteur van het onderzoek.

“Onze recente prestatie bij het ontwikkelen van een milieuvriendelijke, op microalgen gebaseerde methode om warmteafgevende gouden nanodeeltjes te creëren, biedt een nieuw hulpmiddel om cellulaire thermoregulatie te onderzoeken en duurzame nanomedische technologieën te bevorderen.”