Un gruppo internazionale di scienziati guidati da Gang Han, dottorato di ricerca, presso la Facoltà di Medicina dell'Università del Massachusetts, ha combinato un nuovo tipo di nanoparticelle con una terapia fotodinamica approvata dalla FDA per uccidere efficacemente le cellule tumorali profonde in vivo con un danno minimo ai tessuti circostanti e meno effetti collaterali rispetto alla chemioterapia. Questa promettente nuova strategia di trattamento potrebbe espandere l'attuale uso di terapie fotodinamiche per accedere a tumori profondi.
"Siamo molto entusiasti del potenziale per la pratica clinica utilizzando le nostre nanoparticelle potenziate a emissione rossa combinate con la terapia farmacologica fotodinamica approvata dalla FDA per uccidere le cellule maligne nei tumori più profondi, " ha detto il dottor Han, autore principale dello studio e assistente professore di biochimica e farmacologia molecolare all'UMMS. "Siamo stati in grado di farlo con una bassa potenza biocompatibile, luce nel vicino infrarosso a 980 nm che penetra in profondità nei tessuti."
Nella terapia fotodinamica, noto anche come PDT, al paziente viene somministrato un farmaco fotosensibile non tossico, che viene assorbito da tutte le cellule del corpo, compresi quelli cancerosi. Le luci laser rosse specificamente sintonizzate sulle molecole del farmaco vengono quindi accese selettivamente sull'area del tumore. Quando la luce rossa interagisce con il farmaco fotosensibile, produce una forma altamente reattiva di ossigeno (ossigeno singoletto) che uccide le cellule tumorali maligne lasciando illese la maggior parte delle cellule vicine.
A causa della limitata capacità della luce rossa di penetrare nei tessuti, però, le attuali terapie fotodinamiche sono utilizzate solo per il cancro della pelle o lesioni in tessuti molto superficiali. La capacità di raggiungere le cellule tumorali più profonde potrebbe estendere l'uso delle terapie fotodinamiche.
In una ricerca pubblicata online dalla rivista ACS Nano della Società Chimica Americana, Han e colleghi descrivono una nuova strategia che fa uso di una nuova classe di nanoparticelle upconverting (UCNP), un miliardesimo di metro di grandezza, che può agire come una sorta di stazione di rilancio. Questi UCNP vengono somministrati insieme al farmaco fotodinamico e convertono la luce nel vicino infrarosso che penetra in profondità nella luce rossa visibile necessaria nelle terapie fotodinamiche per attivare il farmaco antitumorale.
Per ottenere questa conversione della luce, Han e colleghi hanno progettato un UCNP per avere emissioni migliori nella parte rossa dello spettro rivestendo le nanoparticelle con fluoruro di calcio e aumentando il drogaggio delle nanoparticelle con itterbio.
Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato il basso costo, Acido aminolevulinico farmaco fotosensibilizzante approvato dalla FDA e lo ha combinato con gli UCNP ad emissione rossa aumentati che avevano sviluppato. La luce del vicino infrarosso è stata quindi accesa sulla posizione del tumore. Han e colleghi hanno dimostrato che gli UCNP hanno convertito con successo la luce del vicino infrarosso in luce rossa e hanno attivato il farmaco fotodinamico a livelli più profondi di quelli attualmente ottenibili con i metodi di terapia fotodinamica. Eseguito sia in vitro che con modelli animali, la terapia di combinazione ha mostrato una migliore distruzione del tumore canceroso utilizzando una potenza laser inferiore.
Yong Zhang, dottorato di ricerca, cattedratico della National University of Singapore e leader nello sviluppo e nell'applicazione di nanoparticelle di conversione, chi non è stato coinvolto nello studio, ha detto che progettando con successo emissioni rosse amplificate in queste nanoparticelle, il team di ricerca ha creato la terapia fotodinamica più profonda di sempre utilizzando un farmaco approvato dalla FDA.
"Questa terapia ha grandi promesse come killer non invasivo per i tumori maligni che superano 1 cm di profondità:cancro al seno, cancro ai polmoni, e cancro al colon, per esempio, senza gli effetti collaterali della chemioterapia, " disse Zhang.
Han ha detto, "Questo approccio è un nuovo entusiasmante sviluppo per il trattamento del cancro che è sia efficace che non tossico, e apre anche nuove opportunità per l'utilizzo delle nanoparticelle ad emissione rossa aumentata in altre applicazioni fotoniche e biofotoniche".
