Vista di nanoparticelle di ossido di ferro incorporate in una matrice di polistirene viste tramite un microscopio elettronico a trasmissione. Queste nanoparticelle, quando riscaldato, può essere applicato alle cellule tumorali per uccidere quelle cellule.
(Phys.org) —Nella ricerca attuale relativa al miglioramento dei trattamenti contro il cancro, un'area di ricerca promettente è lo sforzo di trovare modi per individuare e indirizzare selettivamente le cellule tumorali riducendo al minimo gli effetti sulle cellule sane.
In quello sforzo, è già stato scoperto in esperimenti di laboratorio che le nanoparticelle di ossido di ferro, quando riscaldato e quindi applicato specificamente alle cellule tumorali, può uccidere quelle cellule perché le cellule tumorali sono particolarmente suscettibili ai cambiamenti di temperatura. Aumentare la temperatura delle cellule tumorali a oltre 43 gradi Celsius (circa 109 gradi Fahrenheit) per un periodo di tempo sufficiente può uccidere quelle cellule.
Così, un team guidato dall'Università di Cincinnati - insieme ai ricercatori della Iowa State University, l'Università del Michigan e la Shanghai Jiao Tong University - hanno recentemente condotto esperimenti per vedere quali configurazioni o disposizioni di nanoparticelle di ossido di ferro potrebbero funzionare meglio come strumento per fornire questo calore mortale direttamente alle cellule tumorali, specificamente alle cellule del cancro al seno. I risultati saranno presentati alla conferenza dell'American Physical Society del 3-7 marzo a Denver dallo studente di dottorato in fisica della UC Md Ehsan Sadat.
Nello studio sistematico di quattro distinti sistemi di nanoparticelle magnetizzate con diverse proprietà strutturali e magnetiche, il team di ricerca ha scoperto che un sistema di nanoparticelle non confinato, che utilizzava un campo elettromagnetico per generare calore, era in grado di trasferire meglio il calore assorbito dalle cellule tumorali.
Così, dall'insieme dei nanosistemi studiati, i ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle di ossido di ferro non rivestite e le nanoparticelle di ossido di ferro rivestite con acido poliacrilico (PAA) - entrambe non confinate o non incorporate in una matrice - si riscaldavano rapidamente e a temperature più che sufficienti per uccidere le cellule tumorali.
Le nanoparticelle di ossido di ferro non rivestite sono aumentate da una temperatura ambiente di 22 gradi Celsius a 66 gradi Celsius (circa 150 gradi Fahrenheit).
Vista illimitata, nanoparticelle di ossido di ferro non rivestite viste al microscopio elettronico a trasmissione. Queste nanoparticelle, quando riscaldato, può essere applicato alle cellule tumorali per uccidere quelle cellule.
Nanoparticelle di ossido di ferro rivestite con acido poliacrilico (PAA) riscaldate da una temperatura ambiente di 22 gradi Celsius a 73 gradi Celsius (circa 163 gradi Fahrenheit).
L'obiettivo era determinare i comportamenti di riscaldamento di diverse nanoparticelle di ossido di ferro che variavano in termini di materiali utilizzati nell'apparato delle nanoparticelle e di dimensioni delle particelle, geometria delle particelle, spaziatura interparticellare, confinamento fisico e ambiente circostante poiché questi sono i fattori chiave che influenzano fortemente il cosiddetto tasso di assorbimento specifico (SAR), o la velocità misurata con cui il corpo umano può assorbire energia (in questo caso calore) quando esposto a un campo elettromagnetico.
Secondo Sadat, "Quello che abbiamo scoperto è che la dimensione delle particelle e le loro proprietà anisotrope (direzionali) hanno fortemente influenzato il riscaldamento magnetico ottenuto. In altre parole, più piccole sono le particelle e maggiore è la loro uniformità direzionale lungo un asse, maggiore è il riscaldamento ottenuto."
Ha aggiunto che i comportamenti di riscaldamento dei sistemi sono stati influenzati anche dalle concentrazioni di nanoparticelle presenti. Maggiore è la concentrazione di nanoparticelle (maggiore è il numero di nanoparticelle e più densamente raccolte), minore è il SAR o la velocità con cui il tessuto è stato in grado di assorbire il calore generato.
I quattro sistemi studiati
I ricercatori hanno studiato
Tutti e quattro i sistemi di nanoparticelle sono stati esposti allo stesso campo magnetico per 35 minuti, e le misurazioni della temperatura sono state eseguite a intervalli di due minuti.
Come indicato, i campioni di ossido di ferro PAA e di ossido di ferro non rivestiti hanno mostrato la variazione di temperatura più elevata. Le variazioni di temperatura più basse, insufficiente per uccidere le cellule tumorali, sono stati esibiti da
