Forskare vid Wake Forest Baptist Medical Center har modifierat elektriskt ledande polymerer, vanligt förekommande i solenergiapplikationer, att utveckla revolutionerande polymer -nanopartiklar (PN) för en medicinsk tillämpning. När nanopartiklarna utsätts för infrarött ljus, de genererar värme som kan användas för att döda kolorektala cancerceller.
Studien leddes av biträdande professor i plast och rekonstruktiv kirurgi, Nicole H. Levi-Polyachenko, Ph.D., och gjort i samarbete med kollegor vid Center for Nanotechnology and Molecular Materials vid Wake Forest University. Denna studie publicerades nyligen online, före utskrift, i tidningen, Makromolekylär biovetenskap .
Levi-Polyachenko och hennes team upptäckte en ny formulering som ger polymererna två viktiga funktioner för medicinska tillämpningar:polymererna kan göras till nanopartiklar som lätt sprids i vatten och genererar mycket värme när de utsätts för infrarött ljus.
Resultaten av denna studie visade att när kolorektala cancerceller inkuberade med PN:erna utsattes för fem minuters infrarött ljus, behandlingen dödade upp till 95 procent av cellerna. "Resultaten av denna studie visar hur nya medicinska framsteg utvecklas från materialvetenskaplig forskning, "sa Levi-Polyachenko.
Teamet tillverkade polymernanopartiklar och visade att de kunde genomgå upprepade cykler av uppvärmning och kylning utan att påverka deras uppvärmningsförmåga. Detta erbjuder fördelar jämfört med metallnanopartiklar, som kan smälta under fototermiska behandlingar, vilket leder till förlust av värmeeffektivitet. Detta möjliggör också efterföljande behandlingar för att rikta in celler som är resistenta mot värmeinducerad dödande.
En utmaning med andra elektriskt ledande polymerer som nyligen har undersökts för fototermisk terapi är att dessa andra polymerer absorberar över ett brett spektrum av infrarött ljus. Christopher M. MacNeill, Ph.D., postdoktoral forskare vid Wake Forest och första författare på tidningen, noterade att "Vi har specifikt använt elektriskt ledande polymerer utformade för att absorbera ett mycket smalt område av infrarött ljus, och har också utvecklat små, 50-65nm, polymer nanopartiklar för att optimera såväl biologisk transport som värmeöverföring. "Till exempel, 50 nm är ungefär 2000 gånger mindre än ett människohår.
Dessutom, de nya PN -filerna är organiska och visade inga tecken på toxicitet, lindra oro över effekten av nanopartiklar som eventuellt kan dröja kvar i kroppen.
"Det finns mycket mer forskning som behöver göras så att dessa nya nanopartiklar kan användas säkert hos patienter, "Levi-Polyachenko varnade, "men området elektriskt ledande polymerer är brett och erbjuder många möjligheter att utveckla säkra, organiska nanopartiklar för att generera värme lokalt i en vävnad. Vi är mycket entusiastiska inför framtida medicinska applikationer som använder dessa nya nanopartiklar, inklusive ett alternativt tillvägagångssätt för behandling av kolorektal cancer. "
