(A) La figura descrive le risposte fototermiche potenziate delle nanoparticelle d'oro aggregate. (B) Nanosfere d'oro modificate con Aptamer che mostrano un'elevata selettività nel targeting specifico delle cellule tumorali della prostata umane rispetto alle normali cellule epiteliali della prostata umana (cerchi verdi). (C) La figura mostra l'imaging fototermico selettivo delle cellule tumorali. (D) La figura mostra le cellule tumorali danneggiate dopo il trattamento fototermico. Credito: Journal of Physical Chemistry Letters
I chimici del NUS hanno scoperto che i cluster di nanoparticelle d'oro possono essere utilizzati nella terapia fototermica per l'imaging e il trattamento del cancro alla prostata umano.
La fototerapia è un nuovo metodo di trattamento per i malati di cancro che è minimamente invasivo e può essere mirato a una regione specifica del corpo. Utilizza un agente fototermico per assorbire e convertire l'energia della radiazione luminosa in calore per uccidere le cellule tumorali. Le nanoparticelle d'oro sono eccellenti agenti fototermici grazie alle loro proprietà fisico-chimiche uniche e all'elevata efficienza di conversione da fotone a calore (> 99%). Però, hanno uno scarso assorbimento della luce nella regione del vicino infrarosso (NIR) dove la trasmissività tissutale è ottimale. Perciò, deve essere utilizzata una sorgente di luce NIR più forte, che potrebbero causare danni collaterali non intenzionali alle aree circostanti.
In collaborazione con il Prof Matthew LANG della Vanderbilt University, il gruppo di ricerca guidato dal Prof XU Qing-Hua del Dipartimento di Chimica, NUS ha scoperto che le nanosfere d'oro (70 nm di diametro) mostrano un migliore assorbimento e risposte fototermiche nella regione NIR quando si aggregano per formare cluster. Le nanosfere d'oro discrete sono note per essere scarsi assorbitori di luce nel vicino infrarosso, ma la loro capacità di assorbimento può essere aumentata fino a 25 volte quando formano cluster. L'aumento dell'assorbimento è dovuto ad un effetto noto come accoppiamento plasmonico , che si verifica quando la separazione tra due particelle è inferiore alla loro dimensione individuale.
Sulla base delle loro scoperte, i ricercatori hanno dimostrato l'imaging fototermico e la terapia su cellule di cancro alla prostata umane in un ambiente di laboratorio. Hanno progettato e costruito un sistema di imaging fototermico che consiste in due laser NIR collineari a onda continua strettamente focalizzati:un raggio a 750 nm funge da raggio riscaldante, e un altro raggio a 850 nm rileva la variazione termica indotta nell'indice di rifrazione. Le nanosfere d'oro modificate con aptameri (molecole di oligonucleotidi o peptidi che si legano a una specifica molecola bersaglio) vengono fissate selettivamente sulla membrana delle cellule tumorali della prostata umane per formare cluster. Ciò consente di rilevare selettivamente le cellule tumorali utilizzando il sistema e danneggiarle con elevata precisione.
Il professor Xu ha detto, "Andando avanti, il team prevede di concentrarsi sul miglioramento della rilevazione della risposta fototermica attraverso l'uso di segnali fotoacustici. Ciò consentirà un rilevamento più sensibile nei tessuti più profondi".
