En ny studie har visat att tillsats av bornitrid nanorör till ytan av cancerceller kan fördubbla effektiviteten av irreversibel elektroporering, en minimalt invasiv behandling för mjukdelstumörer i levern, lunga, prostata, huvud och nacke, njure och bukspottkörtel. Även om denna forskning är i ett mycket tidigt skede, det kan en dag leda till bättre terapier för cancer.

Studien utfördes av forskare i Italien vid Institute of Life Sciences, Scuola Superiore Sant'Anna i Pisa med BNNT från forskare vid NASA:s Langley Research Center, Department of Energys Thomas Jefferson National Accelerator Facility och National Institute of Aerospace.

Irreversibel elektroporation är en ny behandling för svårbehandlade cancerformer i mjuka vävnader. Det erbjuds i många cancerbehandlingscentra över hela USA, och studeras för effektivitet på en mängd olika specifika cancerformer. Forskare vid Institute of Life Sciences började experimentera med BNNT för att se om nanorören kunde göra behandlingen mer effektiv.

"Irreversibel elektroporation är ett sätt att sätta hål i väggen på en tumörcell, sade Michael W. Smith, chefsforskare vid BNNT, LLC och tidigare anställd forskare vid NASA:s Langley Research Center.

Smith förklarade att när ett hål av rätt storlek görs i väggen av en cell, cellen reagerar på ett förutsägbart sätt. Även om den exakta mekanismen inte har fastställts, forskare misstänker att ett sådant hål kan utlösa cellsjälvmord. "Cellen kommer bokstavligen att gå, Åh, något är fruktansvärt fel, och ta livet av sig. Det kallas apoptos, " han lade till.

Smith läste om den italienska forskarens försök med BNNT i en tidskrift, och han erbjöd forskarna ett prov av mycket högkvalitativa Jefferson Lab/NASA Langley/NIA BNNT. Dessa BNNT är mycket kristallina och har en liten diameter. Strukturellt sett de innehåller också få väggar med minimala defekter, och är mycket långa och mycket flexibla.

De italienska forskarna suspenderade först BNNTs i glykol-kitosan, en typ av bio-tvållösning, och sprängde rören med ljudvågor för att skära dem i mindre bitar. Lösningen, som innehåller olika mängder BNNT, dumpades sedan på kluster av humana epiteliala karcinomceller (även kända som HeLa-celler) i labbet för att se om BNNT enbart skulle döda cellerna. Forskarna bestämde mängden BNNT som dödade ungefär 25 procent av cancercellerna under 24 timmar.

Forskarna exponerade sedan HeLa-cellerna för den mängden BNNT i lösning och zappade cellerna med 160 volt elektricitet, vilket var elektroporationsapparatleverantörens föreslagna spänning och motsvarar ett elektriskt fält på 800 volt per centimeter. Forskarna behandlade också oexponerade cancerceller med samma spänning.

De fann att behandlingsmetoden Irreversible Electroporation dödade dubbelt så många cancerceller med BNNT (88 procent) på cellytan än utan (40 procent).

"De kunde få, i en petriskål, mer än dubbelt så effektivt. Så, denna teknik fungerar dubbelt så bra med våra nanorör på cellerna än utan dem. Det är en stor sak, eftersom du antingen kan använda mycket mindre spänning eller döda mycket fler celler, sa Smith.

Smith och hans kollega, Kevin Jordan, en Jefferson Lab stabsingenjör och chefsingenjör på BNNT, LLC, sa att BNNT har en lång lista över potentiella användningsområden.

"Teknikforskare säger att dessa nanorör har energitillämpningar, medicinska tillämpningar och flygtillämpningar, sa Jordan.

Forskarna försöker nu skala upp produktionsprocessen, samtidigt som renheten hos BNNT förbättras. Deras mål är att kunna producera masskvantiteter av rör för att utforska hela skalan av potentiella applikationer.

Till exempel, de italienska forskarna kommer att behöva fler högkvalitativa BNNT för att fortsätta sina studier på möss. Att gå till nästa steg är lovande, men forskningen är fortfarande i ett mycket tidigt skede, och det är fortfarande långt kvar innan tekniken kommer att övervägas för användning på kliniken för att behandla cancer.

Forskare vid NASA:s Langley Research Center, Department of Energys Thomas Jefferson National Accelerator Facility och National Institute of Aerospace skapade en ny teknik för att syntetisera högkvalitativa bornitrid-nanorör (BNNT). Den trycksatta ånga/kondensatormetoden (PVC) utvecklades med Jefferson Labs Free-Electron Laser och fulländades senare med en kommersiell svetslaser. I denna teknik, laserstrålen träffar ett mål inuti en kammare fylld med kvävgas. Strålen förångar målet, bildar en plym av borgas. En kondensor, en kyld metalltråd, sätts in i borplymen. Kondensorn kyler borångan när den passerar förbi, orsakar att flytande bordroppar bildas. Dessa droppar kombineras med kvävet för att självmontera till BNNT.

Forskningen publicerades online före tryckning i tidskriften Teknik inom cancerforskning och behandling .