El tratamiento convencional busca erradicar las células cancerosas mediante medicamentos y terapias administradas desde el exterior de la célula, que también puede afectar (y potencialmente dañar) las células normales cercanas.

A diferencia de la terapia convencional contra el cáncer, un equipo de la Universidad de Cincinnati ha desarrollado varios diseños novedosos para nanopartículas a base de óxido de hierro que detectan, diagnosticar y destruir las células cancerosas mediante la terapia fototérmica (PTT). PTT usa las nanopartículas para enfocar la energía térmica inducida por la luz solo dentro del tumor, no dañando células normales adyacentes.

Los resultados del trabajo de la UC se presentarán en la Conferencia de la Sociedad de Investigación de Materiales en Boston del 30 de noviembre al 30 de diciembre. 5 por Andrew Dunn, estudiante de doctorado en ingeniería en ciencia de materiales en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC. Trabajando con Dunn en este estudio están Donglu Shi, profesor de ingeniería en ciencia de materiales en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC; David mástil, profesor asociado de física en la Facultad de Artes y Ciencias McMicken de la UC; y Giovanni Pauletti, profesor asociado de la Facultad de Farmacia James L. Winkle.

El estudio de la UC utilizó células vivas de ratones para probar con éxito la eficacia de sus diseños de nanopartículas de dos lados (un lado para la focalización celular y el otro para la administración del tratamiento) en combinación con el PTT. Sin embargo, La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. ha aprobado ahora el uso de nanopartículas de óxido de hierro en humanos. Eso significa que el efecto fototérmico de las nanopartículas de óxido de hierro puede mostrar, en la próxima década, una fuerte promesa en la terapia del cáncer humano, probablemente con tumores localizados.

Cómo funcionan las nanopartículas con la terapia fototérmica

Con esta tecnología, un rayo láser de baja potencia se dirige al tumor donde hay una pequeña cantidad de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro, ya sea inyectando las partículas directamente en el tumor o inyectándolas en el torrente sanguíneo, por lo que las partículas encuentran y se unen a las células cancerosas anormales a través de un direccionamiento específico de la célula.

A continuación, la luz láser genera localmente suficiente calor, elevar la temperatura del tumor rápidamente a más de 43 grados Celsius, y de ese modo quemar las células cancerosas anormales. Este tratamiento de PTT en particular no implica ningún medicamento, pero solo genera calor local dentro del tumor, por lo tanto, presenta muchos menos efectos secundarios que las terapias de quimioterapia o radiación tradicionales.

"Este tratamiento es mucho más ideal porque va directo a la célula cancerosa, "dice Shi." Los nanomateriales solo entran en las células anormales, iluminando esas células y luego haciendo lo que sea para lo que las ha diseñado. En este caso, es calentar lo suficiente para quemar y matar las células cancerosas, pero no daña las células normales circundantes ".

Shi agregó que los médicos a menudo se sienten frustrados con los medios convencionales actuales para obtener imágenes tempranas de las células cancerosas a través de imágenes de resonancia médica o tomografías computarizadas porque los tumores generalmente se encuentran en la etapa tres o cuatro antes de que puedan detectarse. Él afirmó, "Con la tecnología de nanomateriales, podemos detectar el tumor temprano y matarlo a la vista al mismo tiempo ".

Orientación celular

Cada tumor tiene una proteína correspondiente que es específica del cáncer llamada ligando específico del tumor o una reacción de antígeno de anticuerpo que solo tiene expresión para ese cáncer específico, como el cáncer de mama o de próstata.

Los científicos identifican este biomarcador específico que es específico de un determinado tumor, luego conjuga este biomarcador en la superficie del nanoportador que solo tiene la expresión para ese tipo específico de célula cancerosa.

Entonces solo se dirige a la célula cancerosa anormal, no es normal, células sanas, y debido a que es tan pequeño, puede romper la membrana y entrar en esa célula cancerosa conjugada y liberar el PTT.

Los portadores de nanotecnología ingresan al cuerpo a través de una vena en el torrente sanguíneo, buscar las células cancerosas anormales, encontrar el biomarcador o las células cancerosas y adherirse a esas células y desbloquear sus partículas fluorescentes para que puedan ser detectadas por una luz láser de fotones.

La luz láser calienta las nanopartículas al menos a 43 grados Celsius para matar las células cancerosas. en última instancia, dejando ilesas a todas las demás células del cuerpo.

Tratamiento potencial del cáncer de bricolaje

En última instancia, el paciente puede realizar el procedimiento después del entrenamiento para dirigir un pequeño dispositivo de luz láser al área afectada durante un período de tiempo específico de dos a tres veces al día. Este método puede, en última instancia, mejorar la tasa de éxito, así como reducir costos para el paciente. Esto le da a "apuntar y disparar" un significado completamente nuevo.

La investigación futura en PTT de nanopartículas analizará la toxicidad, problemas de biodegradabilidad y compatibilidad. Shi dijo que el equipo está buscando actualmente otros materiales biodegradables diversos para usar con los portadores, como las clorofilas de las plantas, como las del repollo, que son tanto comestibles como fototérmicas. Este material es biocompatible y biodegradable y potencialmente puede permanecer en las células tumorales hasta que termine su trabajo. luego se disuelve y se pasa a través del sistema digestivo.