(Phys.org) —In huidig ​​onderzoek met betrekking tot het verbeteren van kankerbehandelingen, een veelbelovend onderzoeksgebied is de inspanning om manieren te vinden om kankercellen selectief te lokaliseren en aan te pakken, terwijl de effecten op gezonde cellen worden geminimaliseerd.

In die poging, in laboratoriumexperimenten is al gevonden dat ijzeroxide nanodeeltjes, bij verhitting en vervolgens specifiek toegepast op kankercellen, kunnen die cellen doden omdat kankercellen bijzonder gevoelig zijn voor temperatuurveranderingen. Als de temperatuur van kankercellen voldoende lang wordt verhoogd tot meer dan 43 graden Celsius (ongeveer 109 graden Fahrenheit), kunnen deze cellen worden gedood.

Dus, een door de Universiteit van Cincinnati geleid team – samen met onderzoekers van de Iowa State University, de Universiteit van Michigan en Shanghai Jiao Tong University - hebben onlangs experimenten uitgevoerd om te zien welke configuraties of arrangementen van ijzeroxide nanodeeltjes het beste kunnen werken als een hulpmiddel om deze dodelijke warmte rechtstreeks aan kankercellen te leveren, specifiek voor borstkankercellen. De resultaten zullen worden gepresenteerd op de American Physical Society Conference van 3-7 maart in Denver door UC natuurkunde-doctoraatsstudent Md Ehsan Sadat.

Bij het systematisch bestuderen van vier verschillende gemagnetiseerde nanodeeltjessystemen met verschillende structurele en magnetische eigenschappen, het onderzoeksteam ontdekte dat een onbeperkt nanodeeltjessysteem, die een elektromagnetisch veld gebruikten om warmte op te wekken, was het best in staat om de door kankercellen geabsorbeerde warmte over te dragen.

Dus, uit de verzameling nanosystemen die zijn bestudeerd, de onderzoekers ontdekten dat ongecoate ijzeroxide-nanodeeltjes en ijzeroxide-nanodeeltjes bedekt met polyacrylzuur (PAA) - die beide onbeperkt waren of niet ingebed in een matrix - snel werden verwarmd en tot temperaturen die meer dan voldoende waren om kankercellen te doden.

Ongecoate ijzeroxide nanodeeltjes namen toe van een kamertemperatuur van 22 graden Celsius tot 66 graden Celsius (ongeveer 150 graden Fahrenheit).

IJzeroxide nanodeeltjes gecoat met polyacrylzuur (PAA) verwarmd van een kamertemperatuur van 22 graden Celsius tot 73 graden Celsius (ongeveer 163 graden Fahrenheit.)

Het doel was om het verwarmingsgedrag van verschillende ijzeroxide-nanodeeltjes te bepalen die varieerden in termen van de materialen die in het nanodeeltjesapparaat worden gebruikt, evenals de deeltjesgrootte, deeltjes geometrie, inter-deeltjes afstand, fysieke opsluiting en omgeving, aangezien dit de belangrijkste factoren zijn die een sterke invloed hebben op wat de specifieke absorptiesnelheid (SAR) wordt genoemd, of de gemeten snelheid waarmee het menselijk lichaam energie (in dit geval warmte) kan absorberen bij blootstelling aan een elektromagnetisch veld.

Volgens Sadat, "Wat we ontdekten was dat de grootte van de deeltjes en hun anisotrope (directionele) eigenschappen de bereikte magnetische verwarming sterk beïnvloedden. Met andere woorden, hoe kleiner de deeltjes en hoe groter hun richtingsuniformiteit langs een as, hoe groter de verwarming die werd bereikt."

Hij voegde eraan toe dat het verwarmingsgedrag van de systemen ook werd beïnvloed door de aanwezige concentraties nanodeeltjes. Hoe hoger de concentratie nanodeeltjes (hoe groter het aantal nanodeeltjes en hoe dichter ze worden verzameld), hoe lager de SAR of de snelheid waarmee het weefsel de gegenereerde warmte kon absorberen.

De vier bestudeerde systemen

De onderzoekers bestudeerden

• ongecoate ijzeroxide nanodeeltjes
• ijzeroxide nanodeeltjes gecoat met polyacrylzuur (PAA)
• een polystyreen nanosfeer met ijzeroxide nanodeeltjes uniform ingebed in zijn matrix
• een polystyreen nanobol met ijzeroxide nanodeeltjes uniform ingebed in de matrix maar met een dun filmoppervlak van silica

Alle vier de nanodeeltjessystemen werden gedurende 35 minuten blootgesteld aan hetzelfde magnetische veld, en temperatuurmetingen werden uitgevoerd met tussenpozen van twee minuten.

Zoals vermeld, de PAA-ijzeroxide- en de onbeklede ijzeroxidemonsters vertoonden de grootste temperatuurverandering. De laagste temperatuurveranderingen, onvoldoende om kankercellen te doden, werden tentoongesteld door

• De polystyreen nanosfeer, die verwarmd tot 36 graden Celsius (ongeveer 96 graden Fahrenheit).
• De polystyreen nanosfeer met een silica coating verwarmd tot 40 graden Celsius (104 graden Fahrenheit).