Onderzoekers van het Wake Forest Baptist Medical Center hebben elektrisch geleidende polymeren gemodificeerd, vaak gebruikt in zonne-energietoepassingen, om revolutionaire polymere nanodeeltjes (PN's) te ontwikkelen voor een medische toepassing. Wanneer de nanodeeltjes worden blootgesteld aan infrarood licht, ze genereren warmte die kan worden gebruikt om colorectale kankercellen te doden.

De studie werd geleid door universitair docent Plastische en Reconstructieve Chirurgie, Nicole H. Levi-Polyachenko, doctoraat, en gedaan in samenwerking met collega's van het Center for Nanotechnology and Molecular Materials aan de Wake Forest University. Dit onderzoek is onlangs online gepubliceerd, voor afdrukken, in het journaal, Macromoleculaire biowetenschappen .

Levi-Polyachenko en haar team ontdekten een nieuwe formulering die de polymeren twee belangrijke mogelijkheden geeft voor medische toepassingen:van de polymeren kunnen nanodeeltjes worden gemaakt die gemakkelijk in water worden gedispergeerd en veel warmte genereren wanneer ze worden blootgesteld aan infrarood licht.

Resultaten van deze studie toonden aan dat wanneer colorectale kankercellen geïncubeerd met de PN's werden blootgesteld aan vijf minuten infrarood licht, de behandeling doodde tot 95 procent van de cellen. "De resultaten van deze studie laten zien hoe nieuwe medische ontwikkelingen worden ontwikkeld op basis van materiaalwetenschappelijk onderzoek, " zei Levi-Polyachenko.

Het team maakte polymeer nanodeeltjes en toonde aan dat ze herhaalde cycli van verwarming en koeling konden ondergaan zonder hun verwarmingsvermogen te beïnvloeden. Dit biedt voordelen ten opzichte van metalen nanodeeltjes, die kunnen smelten tijdens fotothermische behandelingen, wat leidt tot een verlies aan verwarmingsrendement. Dit maakt ook latere behandelingen mogelijk om cellen te targeten die resistent zijn tegen door hitte geïnduceerde doding.

Een uitdaging met andere elektrisch geleidende polymeren die recentelijk zijn onderzocht voor fotothermische therapie, is dat deze andere polymeren een breed scala aan infraroodlicht absorberen. Christopher M. MacNeill, doctoraat, postdoctoraal onderzoeker bij Wake Forest en eerste auteur op het papier, staat genoteerd, "we hebben specifiek elektrisch geleidende polymeren gebruikt die zijn ontworpen om een ​​zeer smal gebied van infrarood licht te absorberen, en hebben ook kleine, 50-65nm, polymeer nanodeeltjes om zowel biologisch transport als warmteoverdracht te optimaliseren." 50nm is ongeveer 2000 keer kleiner dan een mensenhaar.

In aanvulling, de nieuwe PN's zijn organisch en vertoonden geen enkel bewijs van toxiciteit, het wegnemen van zorgen over het effect van nanodeeltjes die mogelijk in het lichaam blijven hangen.

"Er moet nog veel meer onderzoek worden gedaan om deze nieuwe nanodeeltjes veilig bij patiënten te kunnen gebruiken, "Levi-Polyachenko waarschuwde, "maar het veld van elektrisch geleidende polymeren is breed en biedt veel mogelijkheden om veilige, organische nanodeeltjes voor het lokaal opwekken van warmte in een weefsel. We zijn erg enthousiast over toekomstige medische toepassingen met deze nieuwe nanodeeltjes, inclusief een alternatieve benadering voor de behandeling van colorectale kanker."