Een element genaamd gadolinium dat in kankercellen wordt afgeleverd, geeft dodelijke elektronen af ​​wanneer het wordt geraakt door speciaal afgestemde röntgenstralen. De aanpak, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , kan de weg vrijmaken voor een nieuwe kankerbestralingstherapie.

"Onze methode opent de mogelijkheid om selectief het effect van röntgenstraling op de tumorplaats te versterken, ", zegt Kotaro Matsumoto van het Instituut voor Geïntegreerde Cel-Materiaalwetenschappen (iCeMS) van de Universiteit van Kyoto, die de techniek ontwikkelde met Fuyuhiko Tamanoi en collega's in Japan, Vietnam, en de VS "Dit lost een van de grootste problemen van de huidige bestralingstherapieën op, waar slechts een kleine hoeveelheid röntgenstralen de tumor daadwerkelijk bereikt."

Conventionele bestralingstherapieën maken gebruik van polychromatische röntgenstralen, bestaande uit verschillende energieniveaus, met lage-energetische röntgenstralen die niet door het lichaamsoppervlak kunnen dringen. Monochromatische röntgenstralen, anderzijds, hetzelfde nauwkeurig afgestemde energieniveau hebben. Als ze gericht zouden kunnen zijn op elektronen afgevende chemische elementen in tumoren, ze kunnen schadelijk zijn.

Om dit te behalen, de onderzoekers gebruikten speciaal ontworpen silica-nanodeeltjes die waren geladen met het chemische element gadolinium. De kankercellen in een 3D-tumorcultuur consumeerden de deeltjes effectief na één dag incubatie. De deeltjes die zich specifiek net buiten de tumorcelkernen bevinden, waar hun meest kritieke machines worden gevonden.

In de SPring-8 synchrotron-faciliteit in Harima, Japan, de onderzoekers richtten monochromatische röntgenstralen op tumormonsters die met gadolinium beladen nanodeeltjes bevatten.

Röntgenstralen afgestemd op een energieniveau van 50,25 kiloelektronvolt (keV) die gedurende 60 minuten op de monsters gericht waren, vernietigden de kankercellen twee dagen na bestraling volledig.

Het afstemmen van de röntgenstralen op een energieniveau net onder 50,25 keV had niet hetzelfde effect. De onderzoekers leggen uit dat de röntgenstralen zo zijn afgestemd dat hun energie kan worden opgenomen door gadolinium. Toen ze het raakten, gadolinium geeft laagenergetische elektronen af ​​aan de kankercel, beschadiging van de vitale componenten, inclusief DNA, en het doden.

De röntgenstralen hadden geen effect op cellen die geen met gadolinium beladen nanodeeltjes bevatten.

"Onze studie toont aan dat er een nieuw type bestralingstherapie voor kanker kan worden ontwikkeld, " zegt Tamanoi. "We kunnen bestralingstherapie verwachten met een verhoogde werkzaamheid en minder bijwerkingen."