I fisici dell'Università del Texas ad Arlington hanno dimostrato che l'uso delle microonde per attivare le nanoparticelle fotosensibili produce effetti di riscaldamento dei tessuti che alla fine portano alla morte delle cellule all'interno dei tumori solidi.

"Il nostro nuovo metodo che utilizza le microonde può propagarsi attraverso tutti i tipi di tessuti e colpire i tumori situati in profondità, " ha detto Wei Chen, Professore di fisica UTA e autore principale dello studio pubblicato questo mese in lui Journal of Biomedical Nanotechnology intitolato "Una nuova modalità di terapia fotodinamica indotta da microonde mediata da nanoparticelle di trattamento del cancro".

La terapia fotodinamica uccide le cellule tumorali quando una nanoparticella introdotta nel tessuto tumorale genera ossigeno singoletto tossico dopo essere stata esposta alla luce. L'ossigeno singoletto è un tipo di ossigeno altamente reattivo che danneggia irreversibilmente i mitocondri cellulari e alla fine provoca la morte cellulare.

"Fino ad ora, terapia fotodinamica, che dipende dal visibile, luce ultravioletta o vicina all'infrarosso, è stato considerato efficace per i tumori della pelle o per i tumori vicini alla superficie della pelle, " Ha detto Chen. "Il nostro nuovo concetto che combina le microonde con la terapia fotodinamica apre nuove strade per colpire i tumori più profondi e si è già dimostrato efficace nel ridurre le dimensioni del tumore in modo rapido e sicuro".

Negli studi precedenti, i ricercatori avevano identificato un nuovo tipo di nanoparticella, rame-cisteamina o Cu-Cy, che potrebbe essere attivato dai raggi X per produrre ossigeno singoletto e rallentare la crescita dei tumori. Radiazione a raggi X, però, comporta rischi significativi per i pazienti e può danneggiare i tessuti sani.

In questo nuovo studio di laboratorio, il team ha dimostrato che la nanoparticella Cu-Cy può essere attivata anche dalle microonde, che può essere mirato direttamente al tumore stesso senza danneggiare il tessuto circostante.

"La nostra nuova terapia fotodinamica indotta da microonde offre numerosi vantaggi, il più significativo dei quali è l'aumento della sicurezza, " Ha detto Chen. "La nostra nanoparticella Cu-Cy dimostra anche una tossicità molto bassa, è facile da realizzare ed economico, ed emette anche un'intensa luminescenza, il che significa che può essere utilizzato anche come agente di imaging".

I ricercatori hanno dimostrato che gli studi sia in vitro che in vivo su una linea cellulare di osteosarcoma hanno mostrato una significativa distruzione cellulare utilizzando nanoparticelle di cisteamina di rame sotto attivazione a microonde. Gli effetti del riscaldamento e il rilascio di ioni rame dalla cisteamina di rame dopo l'attivazione sono stati il ​​meccanismo principale per la generazione dell'ossigeno reattivo necessario per la distruzione delle cellule cancerose.

Chen è stato affiancato in questa ricerca da Lun Ma, un professore assistente di ricerca UTA in fisica, così come Mengyu Yao, Lihua Li e Yu Zhang del Guangdong Key Laboratory of Orthopaedic Technology and Implant Materials a Guangzhou, Cina, e Junying Zhang del Dipartimento di Fisica dell'Università Beihang di Pechino, Cina. L'attività di acquisizione della ricerca medica dell'esercito degli Stati Uniti, la National Science Foundation e il programma congiunto Academic Research Initiative del Department of Homeland Security, il programma nazionale di ricerca di base della Cina, la National Natural Science Foundation of China e il piano quinquennale dell'esercito cinese, tutti hanno sostenuto questa ricerca.

"Questa nuova invenzione si basa in gran parte sulla nuova cisteamina di rame fotosensibilizzante che abbiamo inventato e brevettato, e vorrei ringraziare tutti i membri del nostro team, in particolare il dottor Lun Ma, per il tempo e le energie spese in questo progetto, " disse Chen.

Alex Weiss, Presidente UTA del Dipartimento di Fisica, ha sottolineato l'importanza di questa ricerca nel contesto della crescente attenzione di UTA sulla salute e la condizione umana all'interno del Piano strategico 2020:Bold Solutions|Global Impact.

"La ricerca del dottor Chen sull'attivazione delle nanoparticelle ha portato a importanti scoperte che potrebbero potenzialmente trasformare il trattamento del cancro, "Ha detto Weiss.  "Questo nuovo documento sulle possibilità di attivazione a microonde dimostra ancora una volta come la ricerca del Dr. Chen di nuove modalità di terapia potrebbe svolgere un ruolo chiave nel trovare cure valide e poco costose per il cancro”.