Vue de nanoparticules d'oxyde de fer noyées dans une matrice de polystyrène vue au microscope électronique à transmission. Ces nanoparticules, lorsqu'il est chauffé, peut être appliqué aux cellules cancéreuses afin de tuer ces cellules.
(Phys.org) —Dans la recherche actuelle liée à l'amélioration des traitements contre le cancer, un domaine de recherche prometteur est l'effort visant à trouver des moyens de localiser et de cibler sélectivement les cellules cancéreuses tout en minimisant les effets sur les cellules saines.
Dans cet effort, il a déjà été découvert dans des expériences de laboratoire que des nanoparticules d'oxyde de fer, lorsqu'il est chauffé puis appliqué spécifiquement aux cellules cancéreuses, peuvent tuer ces cellules parce que les cellules cancéreuses sont particulièrement sensibles aux changements de température. Augmenter la température des cellules cancéreuses à plus de 43 degrés Celsius (environ 109 degrés Fahrenheit) pendant une période de temps suffisante peut tuer ces cellules.
Donc, une équipe dirigée par l'Université de Cincinnati - avec des chercheurs de l'Iowa State University, l'Université du Michigan et l'Université Jiao Tong de Shanghai - ont récemment mené des expériences pour voir quelles configurations ou arrangements de nanoparticules d'oxyde de fer pourraient fonctionner le mieux comme outil pour fournir cette chaleur mortelle directement aux cellules cancéreuses, spécifiquement aux cellules cancéreuses du sein. Les résultats seront présentés lors de la conférence de l'American Physical Society du 3 au 7 mars à Denver par le doctorant en physique de l'UC, Md Ehsan Sadat.
En étudiant systématiquement quatre systèmes de nanoparticules magnétisées distincts avec différentes propriétés structurelles et magnétiques, l'équipe de recherche a découvert qu'un système de nanoparticules non confinées, qui utilisait un champ électromagnétique pour générer de la chaleur, était le mieux à même de transférer la chaleur absorbée par les cellules cancéreuses.
Donc, de l'ensemble des nanosystèmes étudiés, les chercheurs ont découvert que les nanoparticules d'oxyde de fer non revêtues et les nanoparticules d'oxyde de fer revêtues d'acide polyacrylique (PAA) - toutes deux non confinées ou non intégrées dans une matrice - chauffaient rapidement et à des températures plus que suffisantes pour tuer les cellules cancéreuses.
Les nanoparticules d'oxyde de fer non revêtues sont passées d'une température ambiante de 22 degrés Celsius à 66 degrés Celsius (environ 150 degrés Fahrenheit).
Vue du non confiné, nanoparticules d'oxyde de fer non revêtues vues au microscope électronique à transmission. Ces nanoparticules, lorsqu'il est chauffé, peut être appliqué aux cellules cancéreuses afin de tuer ces cellules.
Des nanoparticules d'oxyde de fer recouvertes d'acide polyacrylique (PAA) chauffées d'une température ambiante de 22 degrés Celsius à 73 degrés Celsius (environ 163 degrés Fahrenheit.)
L'objectif était de déterminer les comportements de chauffage de différentes nanoparticules d'oxyde de fer qui variaient en termes de matériaux utilisés dans l'appareil à nanoparticules ainsi que de taille de particule, géométrie des particules, espacement entre les particules, le confinement physique et le milieu environnant puisque ce sont les facteurs clés qui influencent fortement ce qu'on appelle le débit d'absorption spécifique (DAS), ou la vitesse mesurée à laquelle le corps humain peut absorber de l'énergie (dans ce cas de la chaleur) lorsqu'il est exposé à un champ électromagnétique.
Selon Sadate, "Ce que nous avons découvert, c'est que la taille des particules et leurs propriétés anisotropes (directionnelles) affectaient fortement le chauffage magnétique obtenu. En d'autres termes, plus les particules sont petites et plus leur uniformité de direction le long d'un axe est grande, plus le chauffage obtenu est important."
Il a ajouté que les comportements de chauffage des systèmes étaient également influencés par les concentrations de nanoparticules présentes. Plus la concentration de nanoparticules est élevée (plus le nombre de nanoparticules est important et plus la collecte est dense), plus le DAS ou la vitesse à laquelle le tissu a pu absorber la chaleur générée est faible.
Les quatre systèmes étudiés
Les chercheurs ont étudié
Les quatre systèmes de nanoparticules ont été exposés au même champ magnétique pendant 35 minutes, et des mesures de température ont été effectuées à des intervalles de deux minutes.
Comme indiqué, les échantillons d'oxyde de fer PAA et d'oxyde de fer non revêtu ont montré le changement de température le plus élevé. Les changements de température les plus bas, insuffisant pour tuer les cellules cancéreuses, ont été exposés par
