Schematische weergave van het fototheranostische potentieel van TSP-CA. Krediet: Madhavi Tripathi
Wetenschappers van het Indian Institute of Science (IISc) hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om kankercellen mogelijk te detecteren en te doden, vooral degenen die een solide tumormassa vormen. Ze hebben hybride nanodeeltjes gemaakt van goud en kopersulfide die kankercellen kunnen doden met behulp van hitte en de detectie ervan mogelijk maken met behulp van geluidsgolven, volgens een studie gepubliceerd in ACS toegepaste nanomaterialen.
Vroege detectie en behandeling zijn van cruciaal belang in de strijd tegen kanker. Kopersulfide-nanodeeltjes hebben eerder aandacht gekregen vanwege hun toepassing bij de diagnose van kanker, terwijl gouden nanodeeltjes, die chemisch kunnen worden gemodificeerd om zich op kankercellen te richten, kankerbestrijdende effecten hebben aangetoond. In de huidige studie besloot het IISc-team deze twee te combineren tot hybride nanodeeltjes.
“Deze deeltjes hebben fotothermische, oxidatieve stress en foto-akoestische eigenschappen”, zegt Jaya Prakash, universitair docent bij de afdeling Instrumentatie en Toegepaste Natuurkunde (IAP), IISc, en een van de corresponderende auteurs van het artikel. Ph.D. studenten Madhavi Tripathi en Swathi Padmanabhan zijn co-eerste auteurs.
Wanneer er licht op deze hybride nanodeeltjes schijnt, absorberen ze het licht en genereren ze warmte, die kankercellen kan doden. Deze nanodeeltjes produceren ook singlet-zuurstofatomen die giftig zijn voor de cellen. “We willen dat beide mechanismen de kankercel doden”, legt Jaya Prakash uit.
De onderzoekers zeggen dat de nanodeeltjes ook kunnen helpen bij het diagnosticeren van bepaalde vormen van kanker. Bestaande methoden zoals standalone CT- en MRI-scans vereisen getrainde radiologieprofessionals om de beelden te ontcijferen. Dankzij de foto-akoestische eigenschap van de nanodeeltjes kunnen ze licht absorberen en ultrasone golven genereren, die kunnen worden gebruikt om kankercellen met hoog contrast te detecteren zodra de deeltjes ze bereiken.
De door de deeltjes gegenereerde ultrasone golven zorgen voor een nauwkeurigere beeldresolutie, omdat geluidsgolven minder verstrooien wanneer ze door weefsels gaan dan licht. Scans gemaakt op basis van de gegenereerde ultrasone golven kunnen ook voor meer duidelijkheid zorgen en kunnen worden gebruikt om de zuurstofverzadiging in de tumor te meten, waardoor de detectie ervan wordt bevorderd.
“Je kunt dit integreren met bestaande detectie- of behandelingssystemen”, zegt Ashok M Raichur, hoogleraar aan de afdeling Materiaalkunde, en een andere overeenkomstige auteur. De nanodeeltjes kunnen bijvoorbeeld worden aangezet om warmte te produceren door er licht op te laten schijnen met behulp van een endoscoop die doorgaans wordt gebruikt voor kankerscreening.
Eerder ontwikkelde nanodeeltjes hebben vanwege hun grote omvang beperkte toepassingen. Het IISc-team gebruikte een nieuwe reductiemethode om kleine goudzaadjes op het kopersulfide-oppervlak af te zetten. De resulterende hybride nanodeeltjes – kleiner dan 8 nm groot – kunnen potentieel gemakkelijk door weefsels reizen en tumoren bereiken.
De onderzoekers zijn van mening dat het kleine formaat van de nanodeeltjes het ook mogelijk maakt om het menselijk lichaam op natuurlijke wijze te verlaten zonder zich op te hopen, hoewel er uitgebreid onderzoek moet worden gedaan om te bepalen of ze veilig in het menselijk lichaam kunnen worden gebruikt.
In het huidige onderzoek hebben de onderzoekers hun nanodeeltjes in het laboratorium getest op longkanker- en baarmoederhalskankercellijnen. Ze zijn nu van plan de resultaten mee te nemen voor klinische ontwikkeling.
Meer informatie:
Madhavi Tripathi et al., Zaadgemedieerde galvanische synthese van CuS-Au-nanohybriden voor fototheranostische toepassingen, ACS toegepaste nanomaterialen (2023). DOI: 10.1021/acsanm.3c02405
Aangeboden door het Indian Institute of Science
