Met behulp van hyperthermie, Technische onderzoekers van Virginia Tech en een collega uit India hebben een nieuwe methode onthuld om kankercellen te targeten en te vernietigen. Het onderzoek werd gepresenteerd op de 63e jaarlijkse bijeenkomst van de American Physical Society op 23 november in Long Beach, Californië

De kankerbehandeling maakt gebruik van hyperthermie om de temperatuur van tumorcellen te verhogen, terwijl het omliggende gezonde weefsel op een lagere mate van lichaamswarmte wordt gehouden. De onderzoekers gebruikten zowel in vitro als in vivo experimenten om hun bevindingen te bevestigen.

De medewerkers zijn Monrudee Liangruksa, een Virginia Tech afgestudeerde student in technische wetenschappen en mechanica, en haar scriptieadviseur, Ishwar Puri, hoogleraar en afdelingshoofd, samen met Ranjan Ganguly van de afdeling energietechniek aan de Iadavpur University, Calcutta, Indië.

Liangruska van Bangkok, Thailand, presenteerde het document op de vergadering.

In een interview voorafgaand aan de presentatie, Puri legde uit dat ze, om de techniek verder te perfectioneren, ferrovloeistoffen gebruikten om de hyperthermie te induceren. Een ferrovloeistof is een vloeistof die sterk wordt gemagnetiseerd in aanwezigheid van een magnetisch veld. De magnetische nanodeeltjes zijn gesuspendeerd in de niet-polaire toestand.

"Deze vloeistoffen kunnen dan magnetisch worden gericht op kankerweefsels na intraveneuze toediening, " zei Puri. "De magnetische nanodeeltjes, elke miljardsten van een meter groot, sijpelen in het weefsel van de tumorcel vanwege de hoge permeabiliteit van deze bloedvaten."

Daarna, de magnetische nanodeeltjes worden verwarmd door de tumor bloot te stellen aan een hoogfrequent wisselend magnetisch veld, waardoor de dood van het weefsel door verhitting. Dit proces wordt magnetische vloeistofhyperthermie genoemd en ze hebben het thermotherapie genoemd.

Temperaturen in het bereik van 41 tot 45 graden Celsius zijn voldoende om de groei van kankerweefsel te vertragen of te stoppen. Echter, zonder het proces van magnetische vloeistof hyperthermie, deze temperaturen vernietigen ook gezonde cellen.

"De ideale hyperthermiebehandeling verhoogt de temperatuur van de tumorcellen voldoende gedurende ongeveer 30 minuten terwijl de temperatuur van gezond weefsel onder de 41 graden Celsius blijft, " zei Puri. "Onze op ferrovloeistof gebaseerde thermotherapie kan ook worden bereikt door middel van thermoablatie, die typisch weefsels verwarmt tot 56 graden C om hun dood te veroorzaken, coagulatie, of carbonisatie door blootstelling aan een niet-invasieve radiofrequentie, wisselstroom magnetisch veld. Lokale warmteoverdracht van de nanodeeltjes verhoogt de weefseltemperatuur en scheurt de celmembranen."

Puri voegde eraan toe dat uit testen bleek dat nanodeeltjes van ijzeroxide "de meest biocompatibele middelen zijn voor hyperthermie van magnetische vloeistoffen". Platina en nikkel fungeren ook als magnetische nanodeeltjes, maar ze "zijn giftig en kwetsbaar" wanneer ze worden blootgesteld aan zuurstof.

De onderzoekers zijn van plan hun analytische aanpak te testen door experimenten uit te voeren op verschillende kankercellen in samenwerking met Dr. Elankumaran Subbiah van de Virginia-Maryland School of Veterinary Medicine. Een senior ontwerpteam bestaande uit vijf ingenieurswetenschappen en mechanica niet-gegradueerde Virginia Tech-studenten fabriceert een apparaat voor deze tests.