Des physiciens de l'Université du Texas à Arlington ont montré que l'utilisation de micro-ondes pour activer des nanoparticules photosensibles produit des effets de réchauffement des tissus qui conduisent finalement à la mort cellulaire dans les tumeurs solides.

"Notre nouvelle méthode utilisant les micro-ondes peut se propager à travers tous les types de tissus et cibler les tumeurs situées en profondeur, " dit Wei Chen, UTA professeur de physique et auteur principal de l'étude publiée ce mois-ci dans il Journal de nanotechnologie biomédicale intitulé "Une nouvelle modalité de thérapie photodynamique induite par micro-ondes induite par des nanoparticules pour le traitement du cancer".

La thérapie photodynamique tue les cellules cancéreuses lorsqu'une nanoparticule introduite dans le tissu tumoral génère de l'oxygène singulet toxique après avoir été exposée à la lumière. L'oxygène singulet est un type d'oxygène hautement réactif qui endommage de manière irréversible les mitochondries cellulaires et provoque éventuellement la mort cellulaire.

"Jusqu'à maintenant, la thérapie photodynamique, qui dépend du visible, lumière ultraviolette ou proche infrarouge, a été considéré comme efficace pour les cancers de la peau ou les cancers proches de la surface de la peau, " a déclaré Chen. " Notre nouveau concept combinant les micro-ondes avec la thérapie photodynamique ouvre de nouvelles voies pour cibler les tumeurs plus profondes et s'est déjà avéré efficace pour réduire rapidement et en toute sécurité la taille des tumeurs. "

Dans les études antérieures, les chercheurs avaient identifié un nouveau type de nanoparticule, cuivre-cystéamine ou Cu-Cy, qui pourrait être activé par les rayons X pour produire de l'oxygène singulet et ralentir la croissance des tumeurs. Rayonnement X, cependant, présente des risques importants pour les patients et peut endommager les tissus sains.

Dans cette nouvelle étude en laboratoire, l'équipe a démontré que la nanoparticule Cu-Cy peut également être activée par micro-ondes, qui peut être ciblé directement sur la tumeur elle-même sans endommager les tissus environnants.

"Notre nouvelle thérapie photodynamique induite par micro-ondes offre de nombreux avantages, dont le plus important est une sécurité accrue, " a déclaré Chen. "Notre nanoparticule Cu-Cy démontre également une très faible toxicité, est facile à faire et peu coûteux, et émet également une luminescence intense, ce qui signifie qu'il peut également être utilisé comme agent d'imagerie."

Les chercheurs ont démontré que des études in vitro et in vivo sur une lignée cellulaire d'ostéosarcome ont montré une destruction cellulaire significative à l'aide de nanoparticules de cystéamine de cuivre sous activation par micro-ondes. Les effets de chauffage et la libération d'ions de cuivre à partir de la cystéamine de cuivre lors de l'activation étaient le principal mécanisme de génération de l'oxygène réactif nécessaire à la destruction des cellules cancéreuses.

Chen a été rejoint sur cette recherche par Lun Ma, un professeur assistant de recherche UTA en physique, ainsi que Mengyu Yao, Lihua Li et Yu Zhang du Guangdong Key Laboratory of Orthopedic Technology and Implant Materials à Guangzhou, Chine, et Junying Zhang du département de physique de l'université Beihang à Pékin, Chine. L'activité d'acquisition de recherche médicale de l'armée américaine, le programme conjoint de l'Initiative de recherche universitaire de la National Science Foundation et du Department of Homeland Security, le Programme national de recherche fondamentale de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le plan quinquennal de l'armée chinoise, tous ont soutenu cette recherche.

"Cette nouvelle invention est largement basée sur le nouveau photosensibilisateur de cuivre cystéamine que nous avons inventé et breveté, et je tiens à remercier tous les membres de notre équipe, en particulier le Dr Lun Ma, pour le temps et l'énergie consacrés à ce projet, " dit Chen.

Alex Weiss, Chaire UTA du Département de Physique, a souligné l'importance de cette recherche dans le contexte de l'attention croissante que l'UTA accorde à la santé et à la condition humaine dans le cadre du Plan stratégique 2020 :Solutions audacieuses|Impact mondial.

"Les recherches du Dr Chen sur l'activation des nanoparticules ont conduit à des découvertes importantes qui pourraient potentiellement transformer le traitement du cancer, " Weiss a déclaré.  " Ce nouvel article sur les possibilités d'activation par micro-ondes démontre une fois de plus comment la recherche du Dr Chen pour de nouvelles modalités de thérapie pourrait jouer un rôle clé dans la découverte sûre, traitements viables et peu coûteux pour le cancer.