Vi har alla hört att "det är inte klokt att använda en kanon för att döda en mygga." Men tänk om du kunde fokusera kanonens kraft att koncentrera kraften till ett litet utrymme? I en ny studie, Forskare vid University of Missouri har visat förmågan att utnyttja kraftfulla radioaktiva partiklar och rikta dem mot små cancertumörer samtidigt som de gör försumbar skada på friska organ och vävnader. Studien publiceras denna vecka i PLOS ONE , en internationell, publikationsgranskad och öppen åtkomstpublikation.

Vanligtvis, när strålbehandling rekommenderas för cancerpatienter, läkare kan välja mellan flera radiofarmaka som använder strålningspartiklar med låg energi, kallas betapartiklar. I åratal, forskare har studerat hur man använder "alfapartiklar, "som är radioaktiva partiklar som innehåller en stor mängd energi, vid cancerbehandlingar. Utmaningarna med att använda alfapartiklar, som är fler än 7, 000 gånger tyngre än betapartiklar, inkludera att begränsa de kraftfulla alfapartiklarna på en bestämd plats inuti kroppen samtidigt som strålning förhindras från att vandra till friska organ och vävnader.

"Om du tänker på betapartiklar som slangbilder eller pilar, alfapartiklar skulle likna kanonkulor, "sa J. David Robertson, forskningsdirektör vid MU Research Reactor och professor i kemi vid College of Arts and Science. "Forskare har haft några framgångar med att använda alfapartiklar nyligen, men inget som kan bekämpa olika cancerformer. Till exempel, en pågående studie med radium-223 klorid, som avger alfapartiklar, har snabbspårats av U.S. Food and Drug Administration eftersom det har visat sig vara effektivt vid behandling av bencancer. Dock, det fungerar bara för bencancer eftersom elementet, radium, dras till benet och stannar där. Vi tror att vi har hittat en lösning som gör att vi kan rikta alfapartiklar till andra cancerställen i kroppen på ett effektivt sätt. "

Robertson och forskare från Oak Ridge National Laboratory och School of Medicine vid University of Tennessee i Knoxville använde elementet "actinium, "vilket är ett element som kallas en" alfastrålare "eftersom det producerar alfapartiklar. När det sönderfaller, actinium skapar ytterligare tre element som producerar alfapartiklar. På grund av styrkan hos dessa partiklar, det var inte möjligt att hålla elementen på plats på cancerplatser, tills Robertson och Mark McLaughlin, MU-doktorand och medförfattare till studien, designat en guldpläterad nanopartikel som fungerar som en hållcell för elementen, hålla dem på plats på cancerplatsen.

Robertsons nanopartikel är en skiktad enhet. Kärnan är det ursprungliga elementet, aktinium. Robertsons team tillsatte sedan fyra lager material och belagde sedan nanopartikeln med guld. Detta gjorde nanopartikeln tillräckligt stark för att hålla aktiniumet - och de andra alfasändarna som så småningom skapas - tillräckligt länge för att några alfapartiklar ska förstöra närliggande cancerceller.

"Att hålla dessa alfasändare på plats är en teknisk utmaning som forskare har försökt att övervinna i 15 år, "Robertson sa." Med vår nanopartikeldesign, vi kan behålla mer än 80 procent av elementet inuti nanopartikeln 24 timmar efter att det skapats. "

Medan alfapartiklar är extremt kraftfulla, de reser inte särskilt långt, så när nanopartiklarna kommer nära cancerceller, alfapartiklarna rör sig ut och förstör cellen mycket mer effektivt än nuvarande alternativ för strålterapi, Sa Robertson.

"Tidigare, grundforskning hade fastställt att forskare kan fästa antikroppar på guldnanopartiklar som hjälper till att driva nanopartiklarna till tumörställena i kroppen, "Sa Robertson." Utan det banbrytande arbetet, vi skulle inte ha kunnat sammanställa detta pussel. "

De tidiga resultaten av denna forskning är lovande. Om ytterligare studier lyckas inom de närmaste åren, MU -tjänstemän kommer att begära myndighet från den federala regeringen för att påbörja utveckling av mänskliga läkemedel (detta kallas vanligtvis "undersökande nytt läkemedel" -status). Efter att denna status har beviljats, forskare kan utföra mänskliga kliniska prövningar med hopp om att utveckla nya behandlingar för cancer.