Ett grundämne som kallas gadolinium som levereras till cancerceller släpper ut mördarelektroner när de träffas av speciellt inställda röntgenstrålar. Tillvägagångssättet, publiceras i tidskriften Vetenskapliga rapporter , kan bana väg mot en ny cancerstrålbehandling.

"Vår metod öppnar möjligheten att selektivt förstärka effekten av röntgenstrålning på tumörstället, "säger Kotaro Matsumoto från Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), som utvecklade tekniken tillsammans med Fuyuhiko Tamanoi och kollegor i Japan, Vietnam, och USA "Detta löser ett av de stora problemen med nuvarande strålbehandlingar, där endast en liten mängd röntgenstrålar faktiskt når tumören. "

Konventionella strålterapier använder polykromatisk röntgenstrålning, som består av olika energinivåer, med lågenergiröntgen som inte tränger igenom kroppens yta. Monokromatiska röntgenstrålar, å andra sidan, har samma exakt inställda energinivå. Om de kunde vara inriktade på elektronfrigörande kemiska element inuti tumörer, de kan vara skadliga.

För att uppnå detta, forskarna använde specialdesignade kiseldioxid nanopartiklar som var laddade med det kemiska elementet gadolinium. Cancercellerna i en 3D-tumörkultur konsumerade effektivt partiklarna efter en dags inkubation. Partiklarna som är specifikt belägna strax utanför tumörcellskärnor, där deras mest kritiska maskiner finns.

Vid synkrotronanläggningen SPring-8 i Harima, Japan, forskarna riktade monokromatiska röntgenstrålar på tumörprover innehållande gadolinium-laddade nanopartiklar.

Röntgenstrålar inställda på en energinivå på 50,25 kiloelektronvolt (keV) som riktade proverna i 60 minuter förstörde cancercellerna fullständigt två dagar efter bestrålning.

Att justera röntgenstrålarna till en energinivå strax under 50,25 keV hade inte samma effekt. Forskarna förklarar att röntgenstrålarna är specifikt inställda så att deras energi kan absorberas av gadolinium. När de träffade den, gadolinium släpper ut lågenergielektroner till cancercellen, skadar dess vitala komponenter, inklusive DNA, och dödar den.

Röntgenstrålningen hade ingen effekt på celler som inte innehöll gadoliniumladdade nanopartiklar.

"Vår studie visar att en ny typ av strålbehandling för cancer kan utvecklas, "säger Tamanoi." Vi kan förvänta oss strålbehandling med ökad effekt och mindre biverkningar. "