Le traitement conventionnel cherche à éradiquer les cellules cancéreuses par des médicaments et une thérapie délivrés de l'extérieur de la cellule, qui peut également affecter (et potentiellement nuire) aux cellules normales voisines.

Contrairement au traitement conventionnel du cancer, une équipe de l'Université de Cincinnati a développé plusieurs nouvelles conceptions de nanoparticules à base d'oxyde de fer qui détectent, diagnostiquer et détruire les cellules cancéreuses à l'aide de la thérapie photothermique (PTT). PTT utilise les nanoparticules pour concentrer l'énergie thermique induite par la lumière uniquement dans la tumeur, ne nuisant à aucune cellule normale adjacente.

Les résultats des travaux sur l'UC seront présentés lors de la conférence de la Materials Research Society à Boston du 30 novembre au 31 décembre. 5 par Andrew Dunn, étudiant au doctorat en génie des sciences des matériaux au Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UC. Travaillant avec Dunn dans cette étude sont Donglu Shi, professeur de génie des sciences des matériaux au Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UC ; David Mât, professeur agrégé de physique au McMicken College of Arts and Sciences de l'UC; et Giovanni Pauletti, professeur agrégé au James L. Winkle College of Pharmacy.

L'étude UC a utilisé les cellules vivantes de souris pour tester avec succès l'efficacité de leurs conceptions de nanoparticules bilatérales (un côté pour le ciblage cellulaire et l'autre pour l'administration du traitement) en combinaison avec le PTT. Cependant, la Food and Drug Administration des États-Unis a maintenant approuvé l'utilisation de nanoparticules d'oxyde de fer chez l'homme. Cela signifie que l'effet photo-thermique des nanoparticules d'oxyde de fer peut montrer, dans la prochaine décennie, une promesse forte dans le traitement du cancer humain, probablement avec des tumeurs localisées.

Comment les nanoparticules fonctionnent avec la thérapie photothermique

Avec cette technologie, un faisceau laser de faible puissance est dirigé vers la tumeur où une petite quantité de nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer est présente, soit en injectant les particules directement dans la tumeur, soit en les injectant dans la circulation sanguine, les particules trouvant et se liant aux cellules cancéreuses anormales via un ciblage spécifique aux cellules.

Une chaleur suffisante est alors générée localement par la lumière laser, élever rapidement la température de la tumeur au-dessus de 43 degrés Celsius, et ainsi brûler les cellules cancéreuses anormales. Ce traitement PTT particulier n'implique aucun médicament, mais ne génère que de la chaleur locale au sein de la tumeur, posant donc beaucoup moins d'effets secondaires que la chimio ou la radiothérapie traditionnelle.

"Ce traitement est beaucoup plus idéal car il va directement à la cellule cancéreuse, " dit Shi. " Les nanomatériaux ne pénètrent que dans les cellules anormales, illuminer ces cellules et ensuite faire ce pour quoi vous les avez conçues. Dans ce cas, c'est de chauffer suffisamment pour brûler et tuer les cellules cancéreuses, mais ne pas endommager les cellules normales environnantes."

Shi a ajouté que les médecins sont souvent frustrés par les moyens conventionnels actuels d'imagerie précoce des cellules cancéreuses par imagerie par résonance médicale ou tomodensitométrie, car les tumeurs sont généralement au stade trois ou quatre avant de pouvoir être détectées. Il a déclaré, "Avec la technologie des nanomatériaux, nous pouvons détecter la tumeur tôt et la tuer à vue en même temps."

Ciblage des cellules

Chaque tumeur a une protéine correspondante qui est spécifique du cancer, appelée ligand spécifique de la tumeur ou réaction anti-antigène d'anticorps qui n'a d'expression que pour ce cancer spécifique, comme le cancer du sein ou de la prostate.

Les scientifiques identifient ce certain biomarqueur qui est spécifique à une certaine tumeur, conjugue ensuite ce biomarqueur à la surface du nanosupport qui n'a que l'expression de ce type spécifique de cellule cancéreuse.

Il ne cible alors que la cellule cancéreuse anormale, pas normal, cellules saines, et parce qu'il est si petit qu'il peut briser la membrane et entrer dans cette cellule cancéreuse conjuguée et libérer le PTT.

Les transporteurs nanotechnologiques pénètrent dans le corps par une veine du sang, rechercher les cellules cancéreuses anormales, trouver le biomarqueur ou les cellules cancéreuses et s'attacher à ces cellules et déverrouiller leurs particules fluorescentes afin qu'elles puissent être détectées par une lumière laser à photons.

La lumière laser chauffe les nanoparticules à au moins 43 degrés Celsius pour tuer les cellules cancéreuses, laissant finalement toutes les autres cellules du corps indemnes.

Traitement potentiel du cancer de bricolage

La procédure peut finalement être effectuée par le patient après une formation pour diriger un petit dispositif de lumière laser vers la zone touchée pendant une durée spécifiée deux à trois fois par jour. Cette méthode peut à terme améliorer le taux de réussite, ainsi que de réduire les coûts pour le patient. Cela donne à « viser et tirer » un tout nouveau sens.

Les futures recherches sur les nanoparticules PTT examineront la toxicité, problèmes de biodégradabilité et de compatibilité. Shi a déclaré que l'équipe recherchait actuellement d'autres matériaux biodégradables divers à utiliser pour les supports tels que les chlorophylles végétales comme celles du chou qui sont à la fois comestibles et photothermiques. Ce matériau est biocompatible et biodégradable et peut potentiellement rester dans les cellules tumorales jusqu'à la fin de son travail, puis se dissoudre et passer par le système digestif.