Een nieuw project bij het National Physical Laboratory (NPL) zal methodologieën ontwikkelen om de radiobiologische impact van gouden nanodeeltjes te meten, indien gebruikt in combinatie met ioniserende straling voor het verbeteren van radiotherapiebehandelingen en medische beeldvorming.

Nanodeeltjes worden momenteel gebruikt in verschillende medische toepassingen en er zijn er nog veel meer gesuggereerd, met grote potentiële voordelen voor patiënten en medische zorgverleners. Door hun hoge atoommassa, gouden nanodeeltjes kunnen aanzienlijk meer straling absorberen dan zachte weefselcellen, waardoor ze ideaal zijn voor het verhogen van de stralingsdosis in tumoren of het verbeteren van het contrast van specifieke weefsels tijdens diagnostische beeldvorming (bijvoorbeeld door een weefsel met 1% van zijn gewicht te dopen met nanodeeltjes zou de stralingsdosis die wordt geabsorbeerd na kV-röntgenblootstelling verdubbelen).

Profiteren van de biocompatibiliteit van goud, nanodeeltjes kunnen intraveneus worden geïnjecteerd en zullen zich van nature ophopen in elk gebied van lekkende vasculariteit zoals tumoren. Bovendien, specifieke antilichamen kunnen worden gekoppeld aan de gouden nanodeeltjes voor meer specifieke selectiviteit met bepaalde soorten cellen. Echter, de hoeveelheid en kwaliteit van de stralingseffecten die door de nanodeeltjes worden versterkt, zijn sterk afhankelijk van verschillende parameters, zoals de cellulaire opname van nanodeeltjes (kleinere nanodeeltjes kunnen de celkern binnendringen en interageren met DNA-moleculen), nanodeeltjes grootte, concentratie, lading en dergelijke.

Om gouden nanodeeltjes veilig en effectief te gebruiken, daarom, we moeten de versterkte impact van straling die ze veroorzaken, onderzoeken en kwantificeren. Dit vereist traceerbare metingen en strenge normen om belangrijke parameters te definiëren en te kwantificeren, die zullen helpen de behandelingen zelf te optimaliseren en hun regulering mogelijk te maken.

Het nieuwe project zal aan dit doel werken door gebruik te maken van expertise die gevonden is in verschillende onderzoeksgroepen bij NPL, in samenwerking met universiteiten en onderzoeksinstituten van over de hele wereld.

De Radiation Dosimetry Group zal de verhoogde stralingsdoses berekenen en veranderingen op nano- en microscopisch niveau bestuderen na interactie van stralingsbundels met de nanodeeltjes. Stralingschemie en radiobiologisch onderzoek zullen de dosimetriestudies valideren en aanvullen om geschikte modellen te ontwikkelen die de kenmerken van nanodeeltjes met elkaar verbinden, energiedepositie en biologische respons.

De Biotechnology Group zal bijdragen met geavanceerde microscopietechnieken die de locatie en opname van nanodeeltjes in cellen en weefsels kunnen controleren. De Surface &Nanoanalysis Group zal nanotechnologietechnieken gebruiken om hun fysieke eigenschappen te karakteriseren en de beste methoden te vinden om ze te produceren.

Er wordt formeel en informeel samengewerkt met externe onderzoekers van organisaties, waaronder Queen's University Belfast en de University of Surrey, evenals input van het Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL), onderdeel van de Amerikaanse National Institutes of Health. De karakteriseringsmethodologie zal beschikbaar worden gesteld aan de Medicine and Healthcare Products Regulatory Agency (MHRA), die onderzoekt naar het reguleren van medisch gebruik van nanodeeltjes.

Giuseppe Schettino, van de Radiation Dosimetry Group bij NPL, zei:

"In tegenstelling tot ander gerelateerd onderzoek, dit multidisciplinaire project zal zich toespitsen op de ontwikkeling van een methodologie om de effecten van nanodeeltjes en straling te evalueren en te kwantificeren. We hopen dat dit zeer waardevol zal zijn voor fabrikanten en helpt bij het vertalen van onderzoek van het laboratorium naar ziekenhuizen en klinieken waar het de patiënten ten goede kan komen."