Radiotherapie gebruikt bij de behandeling van kanker is een veelbelovende behandelmethode, zij het nogal willekeurig. Inderdaad, het beïnvloedt zowel aangrenzende gezonde weefsels als tumoren. Onderzoekers hebben dus de mogelijkheden onderzocht om verschillende radiosensitizers te gebruiken; deze entiteiten op nanoschaal richten de destructieve effecten van radiotherapie meer specifiek op tumorcellen.

In een studie gepubliceerd in EPJ D , natuurkundigen hebben nu aangetoond dat de productie van laagenergetische elektronen door radiosensitizers gemaakt van koolstofnanostructuren afhangt van een belangrijk fysiek mechanisme dat plasmonen wordt genoemd - collectieve excitaties van zogenaamde valentie-elektronen; een fenomeen dat al is gedocumenteerd in sensibilisatoren voor zeldzame metalen. Dit onderzoek werd uitgevoerd door Alexey Verkhovtsev, verbonden aan het MBN Research Center in Frankfurt, Duitsland en A.F. Ioffe Fysisch-Technisch Instituut in St. Petersburg, Rusland en een internationaal team.

Radiosensitizers van nanodeeltjes zijn verbindingen op nanoschaal, meestal samengesteld uit zeldzame metalen zoals gecoat goud, platina, of gadolinium. Alternatieve sensibilisatoren zouden kunnen worden gemaakt van op koolstof gebaseerde nanostructuren, zoals fullerenen of nanobuisjes, op voorwaarde dat ze biocompatibel en niet-toxisch zijn. Eerdere studies hebben aangetoond dat nanodeeltjes van goud en platina een groot aantal elektronen produceren via het plasmon-excitatiemechanisme. In het geval van een koolstofnanodeeltje, dit fenomeen levert elektronen op met een hogere energie dan zuivere metalen, waardoor grotere biologische schade wordt veroorzaakt.

In dit onderzoek, de auteurs analyseerden de spectra van secundaire elektronen die worden uitgezonden door een koolstofnanodeeltje bestaande uit fulleriet, een kristallijne vorm van C60 fullereen, bestraald door een ionenbundel bestaande uit snelle protonen. Ze kwantificeerden de elektronenopbrengst in een breed kinetisch energiebereik, verschillende theoretische en numerieke benaderingen gebruiken. Ze ontdekten dat een medium met een ingebed koolstofnanodeeltje resulteert in een aantal laagenergetische elektronen die meerdere malen hoger zijn dan die van zuiver water. Dit kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe soorten sensibilisatoren die zijn samengesteld uit metalen en op koolstof gebaseerde onderdelen.