Vy av järnoxidnanopartiklar inbäddade i en polystyrenmatris sett via ett transmissionselektronmikroskop. Dessa nanopartiklar, vid uppvärmning, kan appliceras på cancerceller för att döda dessa celler.
(Phys.org) —I aktuell forskning relaterad till förbättring av cancerbehandlingar, ett lovande forskningsområde är ansträngningen att hitta sätt att selektivt lokalisera och rikta in sig på cancerceller samtidigt som effekterna på friska celler minimeras.
I den ansträngningen, det har redan upptäckts i laboratorieexperiment att järnoxidnanopartiklar, när den värms upp och sedan appliceras specifikt på cancerceller, kan döda dessa celler eftersom cancerceller är särskilt mottagliga för temperaturförändringar. Att höja temperaturen på cancerceller till över 43 grader Celsius (cirka 109 grader Fahrenheit) under en tillräcklig tid kan döda dessa celler.
Så, ett team som leds av University of Cincinnati – tillsammans med forskare vid Iowa State University, University of Michigan och Shanghai Jiao Tong University – genomförde nyligen experiment för att se vilka konfigurationer eller arrangemang av nanopartiklar av järnoxid som kan fungera bäst som ett verktyg för att leverera denna dödande värme direkt till cancerceller, specifikt till bröstcancerceller. Resultaten kommer att presenteras vid American Physical Society-konferensen den 3-7 mars i Denver av doktoranden i fysik vid UC Md Ehsan Sadat.
Genom att systematiskt studera fyra distinkta magnetiserade nanopartikelsystem med olika strukturella och magnetiska egenskaper, forskargruppen fann att ett oinskränkt nanopartikelsystem, som använde ett elektromagnetiskt fält för att generera värme, var bäst i stånd att överföra värme absorberad av cancerceller.
Så, från uppsättningen av studerade nanosystem, forskarna fann att obelagda nanopartiklar av järnoxid och nanopartiklar av järnoxid belagda med polyakrylsyra (PAA) – som båda var obegränsade eller inte inbäddade i en matris – värmdes upp snabbt och till temperaturer som var mer än tillräckliga för att döda cancerceller.
Obelagda nanopartiklar av järnoxid ökade från en rumstemperatur på 22 grader Celsius till 66 grader Celsius (cirka 150 grader Fahrenheit).
Utsikt över obegränsad, obelagda järnoxidnanopartiklar sett via ett transmissionselektronmikroskop. Dessa nanopartiklar, vid uppvärmning, kan appliceras på cancerceller för att döda dessa celler.
Järnoxidnanopartiklar belagda med polyakrylsyra (PAA) uppvärmda från en rumstemperatur på 22 grader Celsius till 73 grader Celsius (cirka 163 grader Fahrenheit.)
Målet var att bestämma uppvärmningsbeteendet hos olika järnoxidnanopartiklar som varierade i termer av materialen som användes i nanopartikelapparaten samt partikelstorlek, partikelgeometri, avstånd mellan partiklar, fysisk inneslutning och omgivande miljö eftersom dessa är nyckelfaktorerna som starkt påverkar vad som kallas den specifika absorptionshastigheten (SAR), eller den uppmätta hastighet med vilken människokroppen kan absorbera energi (i detta fall värme) när den utsätts för ett elektromagnetiskt fält.
Enligt Sadat, "Vad vi fann var att storleken på partiklarna och deras anisotropa (riktade) egenskaper starkt påverkade den uppnådda magnetiska uppvärmningen. Med andra ord, ju mindre partiklarna är och desto större är deras riktningslikformighet längs en axel, desto större uppvärmning uppnåddes."
Han tillade att systemens uppvärmningsbeteende också påverkades av koncentrationerna av närvarande nanopartiklar. Ju högre koncentration av nanopartiklar (desto större antal nanopartiklar och desto tätare samlas in), ju lägre SAR eller den hastighet med vilken vävnaden kunde absorbera värmen som genererades.
De fyra studerade systemen
Forskarna studerade
Alla fyra nanopartikelsystemen exponerades för samma magnetfält i 35 minuter, och temperaturmätningar utfördes med två minuters intervall.
Såsom angivits, PAA-järnoxid- och obelagda järnoxidprover visade den högsta temperaturförändringen. De lägsta temperaturförändringarna, otillräcklig för att döda cancerceller, ställdes ut av
