I nanomandrini di biossido di titanio drogato con vanadio racchiusi in glicole polietilenico (PEG) e utilizzati in combinazione con onde ultrasoniche possono uccidere le cellule tumorali. Credito:Liang Cheng
Gli ultrasuoni possono essere usati per curare il cancro se usati in combinazione con molecole che sensibilizzano il sistema alle onde sonore. Questi sonosensibilizzatori generano specie di ossigeno reattivo tossiche che attaccano e uccidono le cellule tumorali.
In Recensioni di fisica applicata , scienziati della Soochow University in Cina segnalano un nuovo tipo di sonosensitizer basato su un biossido di titanio drogato con vanadio, V-TiO2, che aumenta la quantità di danni inflitti dagli ultrasuoni ai tumori. Gli studi sui topi hanno mostrato che la crescita del tumore era marcatamente soppressa rispetto a un gruppo di controllo.
Le molecole organiche sono state utilizzate in passato come sensibilizzanti, ma questi sono instabili e possono portare a fototossicità, dove l'esposizione alla luce può produrre eruzioni cutanee o scottature estreme. Sensibilizzanti inorganici a base di TiO 2 vengono utilizzati anche nanomateriali, ma questi non funzionano bene e possono rimanere nel corpo per lunghi periodi.
TiO 2 non funziona bene come sensibilizzante, perché ha un ampio gap di banda nella sua struttura elettronica. Anche quando gli ultrasuoni strappano gli elettroni dal TiO 2 nanoparticelle, gli elettroni si ricombinano rapidamente con le nanoparticelle, impedendo la generazione di specie reattive dell'ossigeno che potrebbero attaccare le cellule tumorali.
Gli investigatori si sono resi conto che potevano evitare questo effetto dopando TiO 2 nanoparticelle con il metallo vanadio per formare fusi di dimensioni nanometriche.
"La banda proibita di V-TiO 2 i nanomandrini sono ridotti, aumentare l'efficienza della produzione di specie reattive dell'ossigeno innescate dagli ultrasuoni rispetto a quella del TiO . puro 2 nanoparticelle, ", ha detto l'autore Liang Cheng.
Il microambiente intorno al tumore è la chiave per il cancro che metastatizza e invade altri tessuti, e importante per il modo in cui funzionano la chemioterapia e altri trattamenti. Il microambiente tumorale ha un pH acido ma contiene anche molto perossido di idrogeno e una sostanza nota come glutatione.
Gli investigatori hanno realizzato il V-TiO 2 i fusi agiscono come minuscoli enzimi che catalizzano i processi chimici nel microambiente. In presenza di onde ultrasoniche, i fusi consentono un duplice attacco al tumore:uno che coinvolge le onde sonore, l'altro un tipo di chemioterapia che degrada il perossido di idrogeno e consuma il glutatione. Entrambi gli effetti uccidono le cellule tumorali senza danneggiare i tessuti sani.
I ricercatori hanno effettuato uno studio accurato utilizzando controlli sia sulle cellule tumorali del cancro al seno che sui topi infettati da queste cellule cancerose. Oltre alle misurazioni dirette sulla crescita del tumore, hanno impiegato sonde fluorescenti per visualizzare le specie reattive dell'ossigeno e il glutatione durante il processo.
"Vale la pena notare che V-TiO 2 i nanomandrini vengono rapidamente espulsi dal corpo, " ha detto Cheng. "Questo aiuta a prevenire eventuali effetti di tossicità a lungo termine".
Gli scienziati sono stati anche in grado di osservare V-TiO 2 nanomandrini nella milza e nel fegato dei topi e, dopo, nelle feci e nelle urine. Non sono stati osservati segni evidenti di infiammazione o danno d'organo, dimostrando che questi sensibilizzanti sono sia sicuri che efficaci.
