นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนของทองคำและไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถช่วยรังสีของการฆ่าเซลล์มะเร็งแม้ว่าออกซิเจนจะหายาก นี่เป็นความก้าวหน้าที่ร้ายแรงในการแก้ปัญหาการรักษาที่เกี่ยวข้องกับการขาดออกซิเจน
สินเชื่อรูปภาพ: Spam_photo/Shutterstock.com
การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน จดหมายนาโน มันได้รับการตรวจสอบว่าอนุภาคนาโนของทองคำและไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถเพิ่มการรักษาด้วยรังสีในเนื้องอกออกซิเจนต่ำได้อย่างไร ภูมิภาคเหล่านี้พบได้ทั่วไปในมะเร็งถาวรหลายชนิดนั้นยากมากที่จะรักษารังสีมาตรฐาน โดยการตรวจสอบกลไกทางกายภาพและทางเคมีนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบว่าอนุภาคนาโนต่างๆทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมความหิวของออกซิเจน
ปัญหาเกี่ยวกับเนื้องอกที่ไม่ดีในออกซิเจน
การรักษาด้วยรังสีขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของออกซิเจนเพื่อสร้างรูปแบบปฏิกิริยาของออกซิเจนโมเลกุลที่ไม่เสถียรซึ่งทำลาย DNA และทำลายเซลล์มะเร็ง กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าในเนื้องอกขาดออกซิเจนซึ่งการจัดหาออกซิเจนนั้นมี จำกัด เนื่องจากหลอดเลือดผิดปกติและการแพร่กระจายที่ไม่ดี เป็นผลให้เนื้องอกเหล่านี้มักจะทนต่อการรักษาและมีแนวโน้มที่จะทำซ้ำ
นักวิทยาศาสตร์กำลังตรวจสอบวิธีที่จะเอาชนะความท้าทายนี้ด้วยวิธีนาโนเทคโนโลยี อนุภาคนาโนสามารถเพิ่มผลกระทบของการแผ่รังสีผ่านการปรับปรุงทางกายภาพและทางเคมี ในการศึกษานี้นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามตอบคำถามว่าการเสริมกำลังเหล่านี้สามารถทำงานต่อไปในสภาวะของการขาดออกซิเจนซึ่งกลไกออกซิเจน -ขึ้นอยู่กับมักจะล้มเหลวหรือไม่
ทดสอบ
นักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่อนุภาคนาโนสองประเภทที่แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของรังสี: ทองคำและไทเทเนียมไดออกไซด์ เป็นที่ทราบกันดีว่าอนุภาคนาโนทองคำที่มีจำนวนอะตอมสูงเสริมความแข็งแกร่งให้กับปริมาณรังสีทางกายภาพโดยการเพิ่มการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ เอฟเฟกต์นี้เป็นพลังงานที่แข็งแกร่งที่สุดในการแผ่รังสี x -ray ใน Kiliwat ซึ่งการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟโตอิเล็กทริกมีอิทธิพลเหนือ แต่มีแนวโน้มที่จะอ่อนแอลงในพลังงาน megavoltage ที่ใช้ในวิธีการรักษาทางคลินิกส่วนใหญ่
ไทเทเนียมไดออกไซด์แม้ว่าจะมีจำนวนนิวเคลียร์ที่ต่ำกว่ามาก แต่ก็มีความแข็งแรงแตกต่างกัน มันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและสามารถสร้างรูปแบบออกซิเจนปฏิกิริยาผ่านกระบวนการโฟโตคะตาไลติกและ radicatalitic ปฏิกิริยาทางเคมีเหล่านี้ซึ่งขึ้นอยู่กับออกซิเจนน้อยกว่าอาจพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการกำหนดเป้าหมายเนื้องอกขาดออกซิเจน
ทีมทำการทดลองหลายชุดโดยใช้เซลล์มะเร็ง Fibromina เพื่อตรวจสอบว่าอนุภาคนาโนเหล่านี้ทำงานอย่างไรในสภาพออกซิเจนที่แตกต่างกัน เซลล์ได้รับการอบรมทั้งในบรรทัดฐานและสภาพแวดล้อมที่เป็นพิษและสัมผัสกับการแผ่รังสีโดยใช้ตัวแทน X -rays สำหรับสภาพก่อนและคลินิก อนุภาคนาโนมีลักษณะอย่างรอบคอบและการดาวน์โหลดเซลล์ของพวกเขาได้รับการยืนยันเพื่อให้แน่ใจว่าการเปรียบเทียบที่เป็นธรรม
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์วัดอิทธิพลของอนุภาคนาโนต่อความเสียหายของดีเอ็นเอการอยู่รอดของเซลล์และการผลิตรูปแบบออกซิเจนปฏิกิริยา พวกเขาใช้การรวมกันของเครื่องหมายความเสียหายของดีเอ็นเอการวิเคราะห์เส้นโค้งการอยู่รอดและการถ่ายภาพด้วยคลื่นพาราแมกเนติกเพื่อประเมินผลกระทบของอนุภาคนาโน กิจกรรมโฟโตคะตาไลติกของไทเทเนียมไดออกไซด์ได้รับการประเมินด้วยการย่อยสลายเมทิลีนสีน้ำเงินซึ่งเป็นวิธีที่ช่วยในการระบุการผลิต ROS โดยใช้เส้นทางเร่งปฏิกิริยา
ดาวน์โหลด PDF ของคุณตอนนี้!
ผลการรักษาอนุภาคนาโน
ทองคำและไทเทเนียมไดออกไซด์มีพฤติกรรมแตกต่างกันมากในการขาดออกซิเจน อนุภาคนาโนทองคำส่วนใหญ่ปรับปรุงประสิทธิภาพของการแผ่รังสีผ่านการโต้ตอบทางกายภาพที่ผลิตอิเล็กตรอนทุติยภูมิ การเสริมสร้างความเข้มแข็งนี้เป็นสิ่งที่สังเกตเห็นได้ด้วยพลังงานสี -สี แต่มันลดลงอย่างมีนัยสำคัญในระดับ megavoltage ซึ่งการเบี่ยงเบนความสนใจของคอมป์ตันมีความโดดเด่นมากขึ้นและวัสดุนิวเคลียร์สูงมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
ในสภาวะของออกซิเจนต่ำการปรับปรุงปริมาณทางกายภาพจากอนุภาคนาโนทองคำลดลงเล็กน้อย ผลกระทบทางเคมีของพวกเขาผ่านการผลิต ROS ผ่านออกซิเจนยังคงอยู่ แต่ก็ลดลงเล็กน้อย
ในทางกลับกันอนุภาคนาโนของไทเทเนียมไดออกไซด์แสดงให้เห็นถึงความได้เปรียบที่ไม่คาดคิดในการขาดออกซิเจน แทนที่จะลดประสิทธิภาพความสามารถในการสร้างรูปแบบออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาได้ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมออกซิเจน -ไม่ดี สิ่งนี้ได้รับมอบหมายกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของพวกเขาซึ่งช่วยให้พวกเขาผลิต ROS โดยไม่คำนึงถึงออกซิเจนภายนอก
การทดสอบการสลายตัวของเมทิลีนบลูยืนยันว่ากิจกรรมโฟโตคะตาไลติกเพิ่มขึ้นในการขาดออกซิเจนซึ่งมีความสัมพันธ์กับความเสียหายทางชีวภาพที่สำคัญกว่าในเซลล์มะเร็งหลังจากได้รับรังสี ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถช่วยเติมเต็มช่องว่างในการรักษาด้วยรังสีซึ่งเสนอวิธีการทำให้เนื้องอกไวต่อการรักษาด้วยออกซิเจนขึ้นอยู่กับการรักษาด้วยออกซิเจน
ในทิศทางของการรักษาด้วยรังสีที่ชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การศึกษาเน้นว่าอนุภาคนาโนสามารถออกแบบมาสำหรับโรคมะเร็งเป้าหมายในสภาวะที่แตกต่างกันอย่างไรและการทำความเข้าใจกลไกของพวกเขาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานทางคลินิก อนุภาคนาโนทองคำแม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในการเพิ่มขนาดยาด้วยตัวแทนทางกายภาพถูก จำกัด ในการขาดออกซิเจนและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในพลังงานรังสีที่มักใช้ในผู้ป่วย ในทางกลับกันไทเทเนียมไดออกไซด์แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ชัดเจนภายใต้เงื่อนไขเดียวกันโดยใช้เส้นทางเคมีที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับออกซิเจน
การรวมอนุภาคนาโนที่ทำงานผ่านกลไกต่าง ๆ เช่นการจัดการกับภูมิภาคที่เกี่ยวข้องและ hypoxic ในเนื้องอกเดียวกันเช่นการทดสอบนี้สามารถนำไปสู่การรักษาด้วยรังสีที่ครอบคลุมและมีประสิทธิภาพมากขึ้นและผลลัพธ์ที่ดีขึ้นในผู้ป่วยที่รักษาโรคมะเร็งได้ยาก
การอ้างอิงของวารสาร
gerken, lrh, และอื่น ๆ (2025) สารเคมีเทียบกับผู้ป่วยโรคเรดิโอทางกายภาพที่มีอนุภาคนาโน TiO2 และ AU เพื่อเอาชนะรังสีขาดออกซิเจนในการรักษาด้วย X -ray– จดหมายนาโน25, 12806–12815