Sangyong Jon, een professor in de afdeling Biologische Wetenschappen van KAIST, en zijn team ontwikkelden gecombineerde fotoakoestische beeldvorming en fotothermische therapie voor kanker met behulp van bilirubine (BR) nanodeeltjes.

Het onderzoeksteam paste de eigenschappen toe van een galpigment genaamd BR, die krachtige antioxiderende en ontstekingsremmende effecten heeft, aan dit onderzoek.

Het team verwacht dat dit onderzoek, die een hoge biocompatibiliteit en uitstekende fotoakoestische beeldvorming en fotothermische therapie vertoont, een geschikt systeem te zijn op het gebied van de behandeling van kanker.

Vroeger, het onderzoeksteam ontwikkelde een op PEGylated bilirubine gebaseerd nanodeeltjessysteem door in water onoplosbaar BR te combineren met in water oplosbaar polyethyleenglycol (PEG).

Deze technologie zorgde ervoor dat BR antioxidanten uitoefende, maar voorkwam dat ze zich in het lichaam ophopen. De efficiëntie en veiligheid werden geïdentificeerd in een dierziektemodel, voor aandoeningen zoals inflammatoire darmaandoeningen, eiland cel transport, en astma.

In tegenstelling tot eerdere onderzoeksmethoden, dit onderzoek paste de verschillende fysisch-chemische eigenschappen van BR toe op de behandeling van kanker.

Wanneer de veroorzaker van geelzucht, geel BR, wordt blootgesteld aan een bepaalde golflengte van blauw licht, het middel wordt een fotonisch nanomateriaal als het reageert op het licht. Dit op licht reagerende nanomateriaal kan worden gebruikt om geelzucht te genezen, omdat het actieve uitscheiding bij zuigelingen mogelijk maakt.

Ten tweede, het team stelde vast dat BR een belangrijk bestanddeel is van galstenen met zwart pigment, die onder bepaalde pathologische omstandigheden vaak in galblaas of galwegen worden aangetroffen. De bevindingen tonen aan dat BR galstenen met zwart pigment vormt zonder de rol van een tussenproduct of kation, zoals calcium en koper. Het onderzoeksteam combineerde cisplatine, een op platinametaal gebaseerd geneesmiddel tegen kanker, met BR zodat BR-nanodeeltjes de kleur van de oplossing veranderden van geel in paars.

Het team onderzocht ook de mogelijkheid van met cisplatine gechelateerde BR-nanodeeltjes als een sonde voor fotoakoestische beelden. Ze ontdekten dat er aanzienlijke fotoakoestische activiteit werd aangetoond wanneer het werd blootgesteld aan bijna-infraroodlicht. In feite, het fotoakoestische signaal was significant verhoogd in tumoren van dieren met colorectale kanker wanneer de nanodeeltjes intraveneus werden toegediend. Het team verwacht door deze technologie een nauwkeuriger diagnose van tumoren.

Bovendien, het team beoordeelde de fotothermische effecten van cisplatine-gecheleerde BR-nanodeeltjes. Uit het onderzoek bleek dat de temperatuur van tumoren binnen vijf minuten met 25 graden Celsius steeg wanneer ze werden blootgesteld aan nabij-infrarood licht, vanwege het fotothermische effect. Na twee weken, hun grootte was kleiner in vergelijking met die van andere groepen, en soms waren de tumoren zelfs genecrotiseerd.

Professor Jon zei:"Bestaande stoffen hebben een lage biocompatibiliteit en beperking voor klinische therapie omdat ze kunstmatig georiënteerd zijn; daarom ze kunnen toxiciteit hebben. Ik hoop dat deze op cisplatine gechelateerde BR-gebaseerde nanodeeltjes een nieuw platform zullen bieden voor preklinische, translationeel onderzoek en klinische aanpassing van de fotoakoestische beeldvorming en fotothermische therapie."