Les ultrasons peuvent être utilisés pour traiter le cancer lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec des molécules qui sensibilisent le système aux ondes sonores. Ces sonosensibilisateurs génèrent des espèces réactives toxiques de l'oxygène qui attaquent et tuent les cellules tumorales.

Dans Examens de physique appliquée , des scientifiques de l'Université de Soochow en Chine rapportent un nouveau type de sonosensibilisateur basé sur un dioxyde de titane dopé au vanadium, V-TiO2, qui augmente la quantité de dommages que les ultrasons infligent aux tumeurs. Des études chez la souris ont montré que la croissance tumorale était nettement supprimée par rapport à un groupe témoin.

Des molécules organiques ont été utilisées dans le passé comme sensibilisateurs, mais ceux-ci sont instables et peuvent conduire à une phototoxicité, où l'exposition à la lumière peut produire des éruptions cutanées ou des coups de soleil extrêmes. Sensibilisants inorganiques à base de TiO 2 les nanomatériaux sont également utilisés, mais ceux-ci ne fonctionnent pas bien et peuvent rester dans le corps pendant de longues périodes.

TiO 2 ne fonctionne pas bien comme sensibilisateur, car il a une large bande interdite dans sa structure électronique. Même lorsque les ultrasons retirent les électrons du TiO 2 nanoparticules, les électrons se recombinent rapidement avec les nanoparticules, empêchant la génération d'espèces réactives de l'oxygène qui pourraient attaquer les cellules tumorales.

Les enquêteurs ont réalisé qu'ils pouvaient éviter cet effet en dopant TiO 2 nanoparticules avec le vanadium métallique pour former des fuseaux de taille nanométrique.

"La bande interdite du V-TiO 2 nanobroches est réduite, augmenter l'efficacité de la production d'espèces réactives de l'oxygène déclenchée par ultrasons par rapport à celle du TiO pur 2 nanoparticules, ", a déclaré l'auteur Liang Cheng.

Le microenvironnement autour de la tumeur est la clé de la métastase du cancer et de l'invasion d'autres tissus, et important pour le fonctionnement de la chimiothérapie et des autres traitements. Le microenvironnement tumoral a un pH acide mais contient également beaucoup de peroxyde d'hydrogène et une substance connue sous le nom de glutathion.

Les enquêteurs ont réalisé que le V-TiO 2 les fuseaux agissent comme de minuscules enzymes qui catalysent les processus chimiques dans le microenvironnement. En présence d'ondes ultrasonores, les fuseaux permettent une attaque sur deux fronts de la tumeur :l'un impliquant des ondes sonores, l'autre un type de chimiothérapie qui dégrade le peroxyde d'hydrogène et consomme du glutathion. Les deux effets tuent les cellules tumorales sans endommager les tissus sains.

Les chercheurs ont mené une étude minutieuse en utilisant des contrôles sur des cellules tumorales du cancer du sein et sur des souris infectées par ces cellules cancéreuses. En plus des mesures directes de la croissance tumorale, ils ont utilisé des sondes fluorescentes pour visualiser les espèces réactives de l'oxygène et le glutathion pendant le processus.

« Il convient de noter que V-TiO 2 les nanobroches sont rapidement excrétées du corps, ", a déclaré Cheng. "Cela aide à prévenir tout effet de toxicité à long terme possible."

Les scientifiques ont également pu observer du V-TiO 2 nanobroches dans la rate et le foie des souris et, plus tard, dans les selles et l'urine. Aucun signe évident d'inflammation ou de lésion des organes n'a été observé, montrant que ces sensibilisateurs sont à la fois sûrs et efficaces.