Echografie kan worden gebruikt om kanker te behandelen wanneer het wordt gebruikt in combinatie met moleculen die het systeem gevoelig maken voor geluidsgolven. Deze sonosensitizers genereren giftige reactieve zuurstofsoorten die tumorcellen aanvallen en doden.

In Technische Natuurkunde Beoordelingen , wetenschappers van de Soochow University in China rapporteren een nieuw type sonosensitizer op basis van een met vanadium gedoteerd titaniumdioxide, V-TiO2, dat vergroot de hoeveelheid schade die ultrageluid aan tumoren toebrengt. Studies bij muizen toonden aan dat de tumorgroei duidelijk werd onderdrukt in vergelijking met een controlegroep.

Organische moleculen zijn in het verleden gebruikt als sensibilisatoren, maar deze zijn onstabiel en kunnen leiden tot fototoxiciteit, waar blootstelling aan licht huiduitslag of extreme zonnebrand kan veroorzaken. Anorganische sensibilisatoren op basis van TiO ₂ er worden ook nanomaterialen gebruikt, maar deze werken niet goed en kunnen lange tijd in het lichaam blijven.

TiO ₂ werkt niet goed als sensibilisator, omdat het een brede band gap heeft in zijn elektronische structuur. Zelfs wanneer het ultrageluid elektronen weghaalt van de TiO ₂ nanodeeltjes, de elektronen recombineren snel met de nanodeeltjes, het voorkomen van de vorming van reactieve zuurstofsoorten die tumorcellen zouden kunnen aanvallen.

De onderzoekers realiseerden zich dat ze dit effect konden vermijden door TiO . te doteren ₂ nanodeeltjes met het metaal vanadium om spindels van nanoformaat te vormen.

"De bandgap van V-TiO ₂ nanospindels wordt verminderd, verhoging van de efficiëntie van door ultrageluid geactiveerde productie van reactieve zuurstofsoorten in vergelijking met die van pure TiO ₂ nanodeeltjes, " zei auteur Liang Cheng.

De micro-omgeving rond de tumor is de sleutel tot de uitzaaiing van kanker en het binnendringen van ander weefsel, en belangrijk voor de manier waarop chemotherapie en andere behandelingen werken. De micro-omgeving van de tumor heeft een zure pH, maar bevat ook veel waterstofperoxide en een stof die bekend staat als glutathion.

De onderzoekers realiseerden de V-TiO ₂ spindels werken als kleine enzymen die chemische processen in de micro-omgeving katalyseren. In aanwezigheid van ultrasone golven, de spindels maken een tweeledige aanval op de tumor mogelijk:een met geluidsgolven, de andere een soort chemotherapie die waterstofperoxide afbreekt en glutathion verbruikt. Beide effecten doden tumorcellen zonder gezond weefsel te beschadigen.

De onderzoekers voerden een zorgvuldige studie uit met controles op zowel borstkankertumorcellen als op muizen die met deze kankercellen waren geïnfecteerd. Naast directe metingen over tumorgroei, ze gebruikten fluorescerende sondes om reactieve zuurstofsoorten en glutathion tijdens het proces te visualiseren.

"Het is vermeldenswaard dat V-TiO ₂ nanospindels worden snel uit het lichaam uitgescheiden, " zei Cheng. "Dit helpt eventuele toxiciteitseffecten op de lange termijn te voorkomen."

De wetenschappers waren ook in staat om V-TiO . te observeren ₂ nanospindels in de milt en lever van de muizen en, later, in de ontlasting en urine. Er werden geen duidelijke tekenen van orgaanontsteking of -beschadiging waargenomen, waaruit blijkt dat deze sensibilisatoren zowel veilig als effectief zijn.