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  • Nuovo metodo per una terapia tumorale fototermica più efficace con luce infrarossa

    Credito:Wiley

    I nanorodi fatti di solfuro di bismuto uccidono le cellule tumorali con il calore quando vengono irradiate con luce nel vicino infrarosso (NIR). Gli scienziati cinesi stanno ora rendendo queste armi più potenti rimodellando lo stato difettoso del reticolo cristallino dei nanorod aggiungendo nanopunti d'oro. Come riportato sulla rivista Angewandte Chemie , questa potrebbe essere una buona base per un trattamento fototermico più efficace dei tumori.

    Nella terapia fototermica, un agente viene introdotto in un tumore e quindi la regione viene irradiata con luce NIR, una lunghezza d'onda che penetra molto nel tessuto senza causare danni. L'agente assorbe la luce NIR e la converte in calore. Il surriscaldamento locale uccide le cellule tumorali mentre il tessuto sano è protetto. Idealmente, l'agente fototermico può agire contemporaneamente come mezzo di contrasto per la diagnostica per immagini, come la tomografia computerizzata (TC), che può essere utilizzato per localizzare il tumore.

    Nanomateriali realizzati dal solfuro di bismuto semiconduttore (Bi 2 S 3 ) sono adatti per questo lavoro. I ricercatori che lavorano con Haiyuan Zhang presso l'Accademia cinese delle scienze (Changchun, Jilin, Cina) hanno ora potuto chiarire i meccanismi che stanno alla base delle proprietà fototermiche di questi materiali. Basandosi su questa conoscenza, sono stati in grado di migliorare le prestazioni fototermiche dei nanotubi di solfuro di bismuto aggiungendo nanopunti d'oro alla loro superficie.

    In parole povere, funziona così:nei semiconduttori, la luce può eccitare gli elettroni caricati negativamente a tal punto da farli saltare a un livello energetico più alto chiamato banda di conduzione. Questo lascia dietro di sé "buchi" caricati positivamente. La ricombinazione degli elettroni e delle lacune rilascia energia, che viene trasferito nel reticolo cristallino, facendolo vibrare. Questa energia vibrazionale viene rilasciata nell'ambiente sotto forma di calore. Certi difetti, noti come difetti di livello profondo, nel reticolo cristallino promuovono questo tipo di ricombinazione elettrone-lacuna.

    in Bi 2 S 3 nanomateriali, sintetizzati in un eccesso di Bi e in una carenza di S, il reticolo avrà posizioni con atomi di zolfo mancanti o luoghi in cui un Bi sostituisce un S. Entrambi questi possono agire come difetti profondi. L'aumento del numero di difetti profondi o una maggiore introduzione di elettroni in questi difetti profondi potrebbe aumentare l'efficacia fototermica di Bi 2 S 3 nanomateriali. È qui che gli atomi d'oro giocano un ruolo. Gli atomi d'oro legano gli atomi di zolfo e li tengono fuori dalle loro posizioni reticolari. Ciò si traduce in più difetti. Inoltre, i punti di contatto tra il Bi 2 S 3 e l'oro fornisce agli elettroni eccitati un livello energetico che consente loro di tornare più facilmente al livello energetico dove si verificano errori di sostituzione, permettendo agli elettroni di cadere più facilmente nella "trappola" del difetto profondo.

    I nanorod sono molto visibili come agenti di contrasto nelle scansioni TC di tumori nei topi, perché si aggregano preferenzialmente nelle cellule tumorali. L'inibizione della crescita del tumore con la versione in oro dei nanotubi sotto irraggiamento con NIR è stata significativamente aumentata rispetto ai nanotubi privi di oro. Dopo quattordici giorni di trattamento dei topi, alcuni dei tumori erano completamente scomparsi. Non sono stati osservati effetti collaterali tossici o danni nel tessuto circostante.


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