Los físicos de la Universidad de Texas en Arlington han demostrado que el uso de microondas para activar nanopartículas fotosensibles produce efectos de calentamiento de tejidos que, en última instancia, conducen a la muerte celular dentro de los tumores sólidos.

"Nuestro nuevo método que utiliza microondas puede propagarse a través de todo tipo de tejidos y apuntar a tumores situados profundamente, "dijo Wei Chen, Profesor de física de la UTA y autor principal del estudio publicado este mes en Revista de nanotecnología biomédica titulado "Una nueva modalidad de tratamiento del cáncer-terapia fotodinámica inducida por microondas mediada por nanopartículas".

La terapia fotodinámica mata las células cancerosas cuando una nanopartícula introducida en el tejido tumoral genera oxígeno singlete tóxico después de ser expuesta a la luz. El oxígeno singlete es un tipo de oxígeno altamente reactivo que daña irreversiblemente las mitocondrias celulares y eventualmente causa la muerte celular.

"Hasta ahora, terapia fotodinámica, que depende de lo visible, luz ultravioleta o infrarroja cercana, se consideró eficaz para los cánceres de piel o cánceres cercanos a la superficie de la piel, ", Dijo Chen." Nuestro nuevo concepto que combina microondas con terapia fotodinámica abre nuevas vías para atacar tumores más profundos y ya ha demostrado su eficacia para reducir de forma rápida y segura el tamaño del tumor ".

En estudios anteriores, los investigadores habían identificado un nuevo tipo de nanopartícula, cobre-cisteamina o Cu-Cy, que podría activarse mediante rayos X para producir oxígeno singlete y ralentizar el crecimiento de los tumores. Radiación de rayos X, sin embargo, plantea riesgos importantes para los pacientes y puede dañar los tejidos sanos.

En este nuevo estudio de laboratorio, el equipo demostró que la nanopartícula Cu-Cy también se puede activar con microondas, que puede dirigirse directamente al propio tumor sin dañar el tejido circundante.

"Nuestra nueva terapia fotodinámica inducida por microondas ofrece numerosas ventajas, el más importante de los cuales es el aumento de la seguridad, ", Dijo Chen." Nuestra nanopartícula Cu-Cy también demuestra una toxicidad muy baja, es fácil de hacer y económico, y también emite luminiscencia intensa, lo que significa que también se puede utilizar como agente de formación de imágenes ".

Los investigadores demostraron que los estudios in vitro e in vivo en una línea celular de osteosarcoma mostraron una destrucción celular significativa utilizando nanopartículas de cisteamina de cobre bajo activación de microondas. Los efectos de calentamiento y la liberación de iones de cobre de la cisteamina de cobre tras la activación fue el mecanismo principal para la generación del oxígeno reactivo necesario para la destrucción de las células cancerosas.

Chen se unió a esta investigación con Lun Ma, un profesor asistente de investigación de la UTA en física, así como Mengyu Yao, Lihua Li y Yu Zhang del Laboratorio Clave de Tecnología Ortopédica y Materiales de Implantes de Guangdong en Guangzhou, Porcelana, y Junying Zhang del Departamento de Física de la Universidad de Beihang en Beijing, Porcelana. La actividad de adquisición de investigación médica del ejército de los EE. UU., el programa de Iniciativa de Investigación Académica conjunta de la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Seguridad Nacional, el Programa Nacional de Investigación Básica de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el plan quinquenal del ejército chino, todos apoyaron esta investigación.

"Esta nueva invención se basa en gran medida en el nuevo fotosensibilizador de cisteamina de cobre que inventamos y patentamos, y me gustaría agradecer a todos los miembros de nuestro equipo, particularmente el Dr. Lun Ma, por el tiempo y la energía invertidos en este proyecto, "Dijo Chen.

Alex Weiss, Presidente de la UTA del Departamento de Física, enfatizó la importancia de esta investigación en el contexto del creciente enfoque de UTA en la salud y la condición humana dentro del Plan Estratégico 2020:Soluciones audaces | Impacto global.

"La investigación del Dr. Chen sobre la activación de nanopartículas ha llevado a importantes descubrimientos que podrían transformar potencialmente el tratamiento del cáncer, ", Dijo Weiss." Este nuevo artículo sobre las posibilidades de la activación por microondas demuestra una vez más cómo la búsqueda del Dr. Chen de nuevas modalidades de terapia podría desempeñar un papel clave en la búsqueda segura, tratamientos viables y económicos para el cáncer ".