Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att potentiellt upptäcka och döda cancerceller, särskilt de som bildar en solid tumörmassa. De har skapat hybridnanopartiklar gjorda av guld och kopparsulfid som kan döda cancerceller med hjälp av värme och möjliggöra deras upptäckt med ljudvågor, enligt en studie publicerad i ACS Applied Nano Materials .
Tidig upptäckt och behandling är nyckeln i kampen mot cancer. Kopparsulfidnanopartiklar har tidigare uppmärksammats för sin tillämpning vid cancerdiagnostik, medan guldnanopartiklar, som kan modifieras kemiskt för att rikta cancerceller, har visat anticancereffekter. I den aktuella studien beslutade IISc-teamet att kombinera dessa två till hybridnanopartiklar.
"Dessa partiklar har fototermisk, oxidativ stress och fotoakustiska egenskaper", säger Jaya Prakash, biträdande professor vid Institutionen för instrumentering och tillämpad fysik (IAP), IISc, och en av motsvarande författare till artikeln. Ph.D. eleverna Madhavi Tripathi och Swathi Padmanabhan är förstaförfattare.
När ljus lyser på dessa hybridnanopartiklar absorberar de ljuset och genererar värme, vilket kan döda cancerceller. Dessa nanopartiklar producerar också singletta syreatomer som är giftiga för cellerna. "Vi vill att båda dessa mekanismer ska döda cancercellen," förklarar Jaya Prakash.
Forskarna säger att nanopartiklarna också kan hjälpa till att diagnostisera vissa cancerformer. Befintliga metoder som fristående CT- och MRI-skanningar kräver utbildad röntgenpersonal för att dechiffrera bilderna. Den fotoakustiska egenskapen hos nanopartiklarna gör att de kan absorbera ljus och generera ultraljudsvågor, som kan användas för att upptäcka cancerceller med hög kontrast när partiklarna når dem.
Ultraljudsvågorna som genereras från partiklarna möjliggör en mer exakt bildupplösning eftersom ljudvågor sprids mindre när de passerar genom vävnader jämfört med ljus. Skanningar skapade från de genererade ultraljudsvågorna kan också ge bättre klarhet och kan användas för att mäta syremättnaden i tumören, vilket ökar deras upptäckt.
"Du kan integrera detta med befintliga system för upptäckt eller behandling", säger Ashok M Raichur, professor vid institutionen för materialteknik, och en annan motsvarande författare. Till exempel kan nanopartiklarna utlösas för att producera värme genom att lysa ett ljus på dem med ett endoskop som vanligtvis används för cancerscreening.
Tidigare utvecklade nanopartiklar har begränsade användningsområden på grund av sin stora storlek. IISc-teamet använde en ny reduktionsmetod för att deponera små frön av guld på kopparsulfidytan. De resulterande hybridnanopartiklarna – mindre än 8 nm stora – kan potentiellt enkelt resa inuti vävnader och nå tumörer.
Forskarna tror att nanopartiklarnas ringa storlek också skulle tillåta dem att lämna människokroppen naturligt utan att ackumuleras, även om omfattande studier måste utföras för att avgöra om de är säkra att använda inuti människokroppen.
I den aktuella studien har forskarna testat sina nanopartiklar på lungcancer och livmoderhalscancercellinjer i labbet. De planerar nu att ta resultaten vidare för klinisk utveckling.
Mer information: Madhavi Tripathi et al, Seed-Mediated Galvanic Synthesis of CuS–Au Nanohybrids for Photo-Theranostic Applications, ACS Applied Nano Materials (2023). DOI:10.1021/acsanm.3c02405
Tillhandahålls av Indian Institute of Science
