Oro Nanorods far luce su nuovo approccio alla lotta contro il cancro

Marzo 27, 2016 Admin Salute 0 2
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I ricercatori hanno dimostrato come piccoli "nanotubi" di oro può essere attivato da un raggio laser per far saltare i fori nelle membrane delle cellule tumorali, mettendo in moto un meccanismo biochimico complesso che porta all'autodistruzione di una cellula tumorale.

Membrane delle cellule tumorali spesso hanno un numero anormalmente elevato di siti recettoriali per catturare molecole di acido folico, o folato, una forma di vitamina B che molte cellule tumorali bramano. I ricercatori della Purdue attaccati folati ai nanotubi d'oro, consentendo loro di indirizzare i recettori e allegare le membrane delle cellule tumorali.

"Le cellule vengono poi illuminati con luce nel vicino infrarosso," ha detto Ji-Xin Cheng (pronunciato Gee-Shin), un assistente professore Weldon Scuola di Ingegneria Biomedica di Purdue. "Questa luce può passare facilmente attraverso il tessuto, ma è assorbita dai nanotubi e convertito rapidamente in calore, portando ad esplosioni in miniatura sulla superficie cellulare."




Gli scienziati hanno recentemente determinato che nanorods oro e altri nanostrutture possono essere utilizzati per indirizzare e distruggere le cellule tumorali, ma è stato generalmente assunto che la morte delle cellule era dovuta all'elevato calore prodotto dalle nanoparticelle assorbono la luce. La squadra Purdue scoperto, tuttavia, che uno scenario biochimico più complesso è responsabile per uccidere le cellule.

"Abbiamo scoperto che invece di cucinare le cellule morte, i nanotubi primo pugno buchi nella membrana, e la morte cellulare viene quindi indotta chimicamente, in questo caso da un afflusso di calcio", ha detto Alexander Wei, professore associato di chimica presso Purdue.

I risultati sono dettagliati in un documento di ricerca che compare 19 ottobre sulla rivista Advanced Materials. Il documento è stato scritto da studenti di dottorato Ling Tong, Yan Zhao, Terry B. Huff e Matthew N. Hansen, insieme a Wei e Cheng.

Le aste d'oro sono meno di 15 nanometri di larghezza e 50 nanometri, ovvero circa 200 volte più piccole di un globulo rosso. La loro piccola dimensione è fondamentale per potenziali applicazioni mediche della tecnologia: il sistema immunitario umano azzera velocemente via le particelle più grandi di 100 nanometri, mentre le nanoparticelle più piccole possono rimanere nel sangue molto più a lungo.

Brillante luce sui nanotubi d'oro li induce a diventare estremamente caldo, ionizzanti le molecole che li circonda.

"Questo genera una bolla di plasma che dura per circa un microsecondo, in un processo noto come cavitazione", detto Wei. "Ogni evento cavitazione è come una bomba piccola. Poi, improvvisamente, si ha un buco in cui il nanorod è stato."

I nanotubi di oro sono ideali anche per un tipo di imaging ottico noto come due fotoni luminescenza, utilizzato da Cheng e il suo gruppo di ricerca per controllare la posizione di nanotubi in tempo reale durante il targeting delle cellule tumorali. La tecnica di imaging fornisce un maggiore contrasto e immagini più luminose rispetto ai tradizionali metodi di imaging fluorescente.

Negli esperimenti con cellule tumorali in colture di laboratorio, i nanotubi associate alle membrane cellulari e sono stati poi assunte nelle cellule. I ricercatori hanno scoperto che potrebbe richiedere molto meno potere di danneggiare le cellule esponendo i nanotubi alla luce vicino infrarosso mentre sono ancora sulla superficie della membrana, invece di aspettare fino a quando i nanotubi vengono internalizzati.

"Questo significa che se si aspetta fino a quando i nanotubi sono all'interno della cella, quindi si hanno veramente a pompare la potenza del laser, in modo da localizzare i nanotubi sulla membrana cellulare influenza fortemente la loro capacità di infliggere danni delle cellule", ha detto Cheng.

I risultati suggeriscono una finestra ottimale di opportunità per l'applicazione di luce nel vicino infrarosso per i nanotubi per il trattamento del cancro.

"Ci piace credere che questo apre la possibilità di utilizzare nanotubi per l'imaging biomedico e per scopi terapeutici", ha detto Cheng.

I ricercatori della Purdue hanno osservato che nanotubi che assorbono la luce causano la formazione di membrana "vesciche", simile a grave vesciche. Queste bolle, tuttavia, non vengono prodotti direttamente dal calore alta generato dai nanotubi.

"Il blebbing è innescato dai nanotubi, ma è davvero causato attraverso un complesso percorso biochimico - un processo indotto chimicamente,", ha detto Cheng. "Calcio Extra entra nella cellula e innesca attività enzimatica, che provoca l'infrastruttura all'interno della cella si allenti, e che dà luogo alle vesciche membrana".

I ricercatori hanno usato un colorante fluorescente calcio-sensibile per sostenere la loro tesi secondo cui flusso di calcio ha causato la morte delle cellule tumorali. Quando le cellule tumorali nanorod portante sono state mantenute in un mezzo nutriente privo di calcio, si sono formate bolle non se i nanotubi sono stati esposti a luce vicino infrarosso. Ma quando i ricercatori hanno aggiunto il calcio al mezzo, il blebbing ha avuto luogo immediatamente.

Anche se la tecnica offre la promessa di un nuovo trattamento del cancro, è troppo presto per stabilire quando potrebbe essere in uso clinico, ha detto Wei, che sta collaborando con il National Cancer Institute per determinare l'idoneità dei nanotubi funzionalizzati oro per i futuri studi clinici.

La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation e il National Institutes of Health. La ricerca inoltre è stata sostenuta da Purdue Oncologico Sciences Center e la Purdue Cancer Center.

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