We hebben allemaal gehoord dat "het niet verstandig is om een ​​kanon te gebruiken om een ​​mug te doden." Maar wat als je de kracht van het kanon zou kunnen concentreren om de kracht in een kleine ruimte te concentreren? In een nieuwe studie, Onderzoekers van de Universiteit van Missouri hebben het vermogen aangetoond om krachtige radioactieve deeltjes te gebruiken en ze naar kleine kankertumoren te leiden, terwijl ze verwaarloosbare schade aanrichten aan gezonde organen en weefsels. Het onderzoek wordt deze week gepubliceerd in PLOS EEN , een internationaal, peer-reviewed en open-access publicatie.

Typisch, wanneer bestraling wordt aanbevolen voor kankerpatiënten, artsen kunnen kiezen uit verschillende radiofarmaca die gebruik maken van laagenergetische stralingsdeeltjes, bekend als bètadeeltjes. Voor jaren, wetenschappers hebben bestudeerd hoe ze "alfadeeltjes, " dit zijn radioactieve deeltjes die een grote hoeveelheid energie bevatten, bij kankerbehandelingen. De uitdagingen bij het gebruik van alfadeeltjes, die meer dan 7 zijn, 000 keer zwaarder dan bètadeeltjes, omvatten het opsluiten van de krachtige alfadeeltjes op een aangewezen locatie in het lichaam, terwijl wordt voorkomen dat straling naar gezonde organen en weefsels dwaalt.

"Als je bètadeeltjes ziet als katapulten of pijlen, alfadeeltjes lijken op kanonskogels, " zei J. David Robertson, directeur onderzoek bij de MU Research Reactor en hoogleraar scheikunde aan de Hogeschool voor Kunsten en Wetenschappen. "Wetenschappers hebben onlangs enkele successen geboekt met het gebruik van alfadeeltjes, maar niets dat verschillende kankers kan bestrijden. Bijvoorbeeld, een huidige studie met radium-223 chloride, die alfadeeltjes uitzendt, is versneld door de Amerikaanse Food and Drug Administration omdat is aangetoond dat het effectief is bij de behandeling van botkanker. Echter, het werkt alleen voor botkanker omdat het element, radium, wordt aangetrokken tot het bot en blijft daar. We denken dat we een oplossing hebben gevonden waarmee we alfadeeltjes op een effectieve manier op andere kankerplaatsen in het lichaam kunnen richten."

Robertson en onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory en de School of Medicine aan de Universiteit van Tennessee in Knoxville gebruikten het element "actinium, " wat een element is dat bekend staat als een "alpha-emitter" omdat het alfadeeltjes produceert. Terwijl het vervalt, actinium creëert drie extra elementen die alfadeeltjes produceren. Door de sterkte van deze deeltjes, het op hun plaats houden van de elementen op kankerplaatsen was niet mogelijk, tot Robertson en Mark McLaughlin, MU-promovendus en co-auteur van het onderzoek, ontwierp een verguld nanodeeltje dat dient als een cel voor de elementen, ze op hun plaats houden op de plaats van kanker.

Het nanodeeltje van Robertson is een gelaagd apparaat. De kern is het originele element, actinium. Het team van Robertson voegde vervolgens vier lagen materiaal toe en bedekte het nanodeeltje vervolgens met goud. Dit maakte het nanodeeltje sterk genoeg om het actinium - en de andere alfa-stralers die uiteindelijk worden gecreëerd - lang genoeg vast te houden zodat alfadeeltjes nabijgelegen kankercellen kunnen vernietigen.

"Het op hun plaats houden van deze alfa-stralers is een technische uitdaging die onderzoekers al 15 jaar proberen te overwinnen, " zei Robertson. "Met ons nanodeeltjesontwerp, we zijn in staat om meer dan 80 procent van het element 24 uur nadat het is gemaakt in het nanodeeltje te houden."

Hoewel alfadeeltjes extreem krachtig zijn, ze reizen niet ver, dus als de nanodeeltjes dicht bij kankercellen komen, de alfadeeltjes gaan naar buiten en vernietigen de cel veel effectiever dan de huidige opties voor bestralingstherapie, zei Robertson.

"Eerder, fundamenteel onderzoek had aangetoond dat wetenschappers antilichamen kunnen hechten aan gouden nanodeeltjes die helpen de nanodeeltjes naar de tumorplaatsen in het lichaam te drijven, "Zei Robertson. "Zonder dat baanbrekende werk, we zouden deze puzzel niet hebben kunnen leggen."

De eerste resultaten van dit onderzoek zijn veelbelovend. Als aanvullende studies de komende jaren succesvol zijn, Ambtenaren van de MU zullen de federale regering om toestemming vragen om te beginnen met de ontwikkeling van geneesmiddelen voor mensen (dit wordt gewoonlijk de status van "onderzoeksnieuw medicijn" genoemd). Nadat deze status is verleend, onderzoekers kunnen klinische proeven bij mensen uitvoeren in de hoop nieuwe behandelingen voor kanker te ontwikkelen.