Le immagini mostrano le scansioni PET di un topo con un grosso tumore (tramite la freccia bianca). Il tumore viene trattato con nanoparticelle, che vengono iniettati direttamente nel tumore e vengono quindi lampeggiati con luce laser nel vicino infrarosso. La luce laser riscalda le nanoparticelle, danneggiando o uccidendo così le cellule cancerose (frecce rosse). Credito:Kamilla Nørregaard e Jesper Tranekjær Jørgensen, Panum Inst.
I trattamenti contro il cancro basati sull'irrigazione laser di minuscole nanoparticelle che vengono iniettate direttamente nel tumore del cancro stanno funzionando e possono distruggere il cancro dall'interno. I ricercatori dell'Istituto Niels Bohr e della Facoltà di scienze della salute dell'Università di Copenaghen hanno sviluppato un metodo che uccide le cellule tumorali utilizzando nanoparticelle e laser. Il trattamento è stato testato sui topi ed è stato dimostrato che i tumori cancerosi sono notevolmente danneggiati. I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica, Rapporti scientifici .
I trattamenti antitumorali tradizionali come le radiazioni e la chemioterapia hanno importanti effetti collaterali, perché non colpiscono solo i tumori del cancro, ma anche le parti sane del corpo. Un ampio progetto di ricerca interdisciplinare tra fisici del Niels Bohr Institute e medici e biologi umani del Panum Institute e del Rigshospitalet ha sviluppato un nuovo trattamento che colpisce solo i tumori del cancro localmente e quindi è molto più delicato sul corpo. Il progetto si chiama Nanoparticelle attivate dal laser per l'eliminazione dei tumori (LANTERN). Il capo del progetto è la professoressa Lene Oddershede, biofisico e capo del gruppo di ricerca Optical Tweezers presso il Niels Bohr Institute dell'Università di Copenhagen in collaborazione con il professor Andreas Kjær, capo del Cluster per l'Imaging Molecolare, Istituto Panum.
Dopo aver sperimentato con membrane biologiche, i ricercatori hanno ora testato il metodo su topi viventi. Negli esperimenti, ai topi vengono somministrati tumori di cellule cancerose umane coltivate in laboratorio.
Gli esperimenti sono stati condotti con nanoparticelle di diverse dimensioni e strutture. I primi due della serie consistevano in oro massiccio e l'ultimo consisteva in un nucleo di vetro con una superficie d'oro. Le perle sono state illuminate con luce nel vicino infrarosso con lunghezze d'onda di 807 nanometri e 1064 nanometri. La nanoparticella più efficace è stata la perla di vetro placcata in oro. Credito:Kamilla Nørregaard, Panum Inst.
"Il trattamento prevede l'iniezione di minuscole nanoparticelle direttamente nel cancro. Quindi si riscaldano le nanoparticelle dall'esterno utilizzando i laser. È una forte interazione tra le nanoparticelle e la luce laser, che provoca il riscaldamento delle particelle. Quello che succede è che le particelle riscaldate danneggiano o uccidono le cellule cancerose, " spiega Lene Oddershede.
Design ed effetto
Le piccole nanoparticelle hanno un diametro compreso tra 80 e 150 nanometri (un nanometro è un milionesimo di millimetro). Le particelle testate sono costituite da oro massiccio o da una struttura a conchiglia costituita da un nucleo di vetro con un sottile guscio d'oro attorno. Alcuni degli esperimenti miravano a scoprire quali particelle sono più efficaci nel ridurre i tumori.
Il disegno mostra un topo con un tumore canceroso sulla zampa posteriore. Le nanoparticelle vengono iniettate direttamente nel tumore, che viene poi lampeggiato con luce laser nel vicino infrarosso. La luce laser nel vicino infrarosso penetra bene attraverso il tessuto e non provoca danni da ustione. Credito:amilla Nørregaard, Panum Inst.
"Come fisici abbiamo una grande esperienza nell'interazione tra luce e nanoparticelle e possiamo misurare molto accuratamente la temperatura delle nanoparticelle riscaldate. L'efficacia dipende dalla giusta combinazione tra la struttura e il materiale delle particelle, la loro dimensione fisica e la lunghezza d'onda della luce, " spiega Lene Oddershede.
Gli esperimenti hanno mostrato che i ricercatori hanno ottenuto i migliori risultati con nanoparticelle di dimensioni pari a 150 nanometri e costituite da un nucleo di vetro rivestito d'oro. Le nanoparticelle sono state illuminate con luce laser nel vicino infrarosso, che è il migliore a penetrare attraverso il tessuto. A differenza della radioterapia convenzionale, la luce laser nel vicino infrarosso non provoca ustioni al tessuto che attraversa. Solo un'ora dopo il trattamento, potevano già vedere direttamente con le scansioni PET che le cellule tumorali erano state uccise e l'effetto continuava per almeno due giorni dopo il trattamento.
"Ora abbiamo dimostrato che il metodo funziona. A lungo termine, vorremmo che il metodo funzionasse iniettando le nanoparticelle nel flusso sanguigno, dove finiscono nei tumori che possono aver metastatizzato. Con le scansioni PET possiamo vedere dove sono i tumori e irrigarli con i laser, valutando anche efficacemente l'efficacia del trattamento poco dopo l'irradiazione. Inoltre, rivestiremo le particelle con la chemioterapia, che viene rilasciato dal calore e che aiuterà anche a uccidere le cellule tumorali, " spiega Lene Oddershede.
