(PhysOrg.com) - Upptäck cancerceller och förstör dem, injicera läkemedel med extrem precision i sjuka celler i människokroppen - det här är bara två exempel på vad EPFL -forskare försöker åstadkomma med hjälp av järnoxid -nanopartiklar som utvecklats i School's Powder Technology Laboratory (LTP).

Bara 5-10 nanometer i diameter (en nanometer är en miljonedel av en millimeter), de superparamagnetiska nanopartiklarna av järnoxid som studeras av professor Heinrich Hofmanns LTP -team är lovande, eftersom de uppvisar magnetiska egenskaper när de utsätts för ett yttre magnetfält. Denna egenskap är viktig för vissa medicinska tillämpningar, såsom diagnos av sjukdomar som artrit, lokalisera tumörer, och förstör cancerceller hos patienter.

Upptäcker cancer

EPFL -forskarna tittar på tre huvudapplikationer:diagnostik, behandling och eliminering av maligna celler. "I praktiken, järnoxidpartiklar används redan som kontrastmedel vid Magnetic Resonance Imaging (MRI) i levertumörfall, ”Konstaterar Hofmann. "Vi studerar hur man använder denna metod för alla typer av tumörer och om möjligt för andra sjukdomar, som artrit. Det senare är målet för ett stort EU FP-7-projekt (Nanodiara). ”Så här fungerar det:cancerceller har receptorer på ytan, ett slags mobil -ID. Skyddet på nanopartiklarna anpassas därefter (via antikroppar, till exempel), så att när de injiceras intravenöst, de kommer bara att fästa vid receptorerna på cancercellerna. Och eftersom en järnoxidpartikel förändrar vävnadskontrast när den utsätts för ett magnetfält, Det är således möjligt att identifiera den exakta platsen för cancerceller med MR. "Hittills har denna teknik endast validerats för levertumörer, för varje cancertyp, ytelement måste läggas till, som förändrar partiklarnas beteende. Ändå är det ganska svårt att förstå nanopartiklarnas beteende i en komplex vätska, som blod, ”Förklarar han.

Riktad behandling

En aspekt av forskningen fokuserar på en spännande ny applikation:riktad läkemedelsleverans till specifika celler. ”Det är möjligt för järnoxid -nanopartiklar att tränga in direkt i cellens organeller. Denna egenskap öppnar möjligheten att leverera ett läkemedel direkt in i en cell, ”Förklarar Hofmann. Detta har tydliga fördelar jämfört med befintliga läkemedelsleveransmetoder. Jean-Paul Vallée, professor i radiologi vid Genève, säger:

"I nuvarande systemiska läkemedelsbehandlingar, läkemedlet levereras inte selektivt i kroppen, men absorberas i stort. Med denna nya metod, vi skulle kunna undvika vissa biverkningar och leverera läkemedlet endast till de celler som behöver behandlas. ”

Förstör tumörer med värme

Förutom att detektera specifika celler och leverera läkemedel direkt i dem, järnoxidpartiklar har också förmågan att förstöra bentumörer hypertermiskt. Vid bencancer, metastaser utvecklas ofta i ryggraden. En aktuell behandling innebär att en cementliknande substans injiceras i kotornas kroppar. När denna polymerbaserade substans väl finns i kroppen, den stelnar och stabiliserar därmed kotorna. Enligt forskarna, om superparamagnetiska partiklar tillsattes till cementet före injektion, det skulle vara möjligt att överföra energi genom att applicera ett externt alternativt magnetfält, därmed upphettas implantatet till 46 ° C. Detta förfarande skulle selektivt förstöra cancerceller i närheten, eftersom de är mindre värmetoleranta än normala vävnader. "Denna metod skulle vara mindre aggressiv än lasrar, som också bränner friska celler och lämnar avfallsmaterial bakom, ”Tillägger Hofmann.

För tillfället, dessa tre tillämpningar befinner sig i prekliniskt skede, och ingår i flera projekt som involverar många partners, till exempel Lausanne University Hospital (CHUV), universitetet i Genève och Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM), liksom företag som ANTIA eller MERCK-Serono.