La radioterapia utilizzata nel trattamento del cancro è un metodo di trattamento promettente, anche se piuttosto indiscriminato. Infatti, colpisce allo stesso modo i tessuti sani vicini e i tumori. I ricercatori hanno quindi esplorato le possibilità di utilizzare vari radiosensibilizzatori; queste entità su scala nanometrica concentrano gli effetti distruttivi della radioterapia più specificamente sulle cellule tumorali.
In uno studio pubblicato su EPJ D , i fisici hanno ora dimostrato che la produzione di elettroni a bassa energia da parte di radiosensibilizzatori costituiti da nanostrutture di carbonio dipende da un meccanismo fisico chiave denominato plasmoni - eccitazioni collettive dei cosiddetti elettroni di valenza; un fenomeno già documentato nei sensibilizzanti a metalli rari. Questa ricerca è stata condotta da Alexey Verkhovtsev, affiliato al MBN Research Center di Francoforte, Germania e A.F. Ioffe Physical-Technical Institute di San Pietroburgo, Russia e una squadra internazionale.
I radiosensibilizzatori di nanoparticelle sono composti su scala nanometrica, tipicamente composto da metalli rari come oro rivestito, platino, o gadolinio. I sensibilizzanti alternativi potrebbero essere costituiti da nanostrutture a base di carbonio, come fullereni o nanotubi, purché biocompatibili e non tossici. Precedenti studi hanno rivelato che le nanoparticelle di oro e platino producono un gran numero di elettroni tramite il meccanismo di eccitazione del plasmone. Nel caso di una nanoparticella di carbonio, questo fenomeno produce elettroni con energia maggiore rispetto ai metalli puri, inducendo così un danno biologico maggiore.
In questo studio, gli autori hanno analizzato gli spettri degli elettroni secondari emessi da una nanoparticella di carbonio composta da fullerite, una forma cristallina di fullerene C60, irradiato da un fascio di ioni costituito da protoni veloci. Hanno quantificato la resa di elettroni in un ampio intervallo di energia cinetica, utilizzando diversi approcci teorici e numerici. Hanno scoperto che un mezzo con una nanoparticella di carbonio incorporata produce un numero di elettroni a bassa energia diverse volte superiore a quello emesso dall'acqua pura. Ciò potrebbe portare allo sviluppo di nuovi tipi di sensibilizzanti composti da parti metalliche ea base di carbonio.
