N.C.S.R. "Demokritos"

Έρευνα

Τομέας Επιστήμης Υλικών

small logo

Μαγνητική υπερθερμία με επικαλυμμένα νανοσωματίδια μαγκεμίτη υψηλής φόρτισης για την αντιμετώπιση του καρκίνου

Η αντιμετώπιση του καρκίνου αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα θέματα που καλείται να αντιμετωπίσει η σύγχρονη επιστήμη, δεδομένου ότι η ασθένεια αυξάνεται με ανησυχαστικούς ρυθμούς και αποτελεί εξέχον πρόβλημα διεθνώς, ιδιαίτερα στις προηγμένες χώρες. Οι καρκινικοί όγκοι (π.χ. γλοιώματα που είναι οι συχνότεροι πρωτοπαθείς, κακήθεις όγκοι του κεντρικού νευρικού συστήματος γενικότερα χαρακτηρίζονται από ταχεία ανάπτυξη, υψηλή διεισδυτικότητα και νεο-αγγειογέννεση, καθώς και έκκριση πρωτεϊνών που οδηγούν σε καταστολή των Τ-κυττάρων. Η πρόγνωση γλοιωμάτων παραμένει απογοητευτική παρά τα σημαντικά επιτεύγματα στους τομείς της νευροχειρουργικής, ακτινοθεραπείας και χημειοθεραπείας. Σε πολλές περιπτώσεις ο μέσος προσδοκώμενος χρόνος ζωής για ασθενείς που πάσουν από γλοιώματα (τα γλοιώματα είναι εξ’ ορισμού υψηλής κακοήθειας), παραμένει ακόμα λιγότερος από ένα χρόνο μετά από την διάγνωση και θεραπεία με χειρουργική αφαίρεση, ακτινοβολία και συστηματική χημειοθεραπεία.
H σύνθεση, μελέτη των ιδιοτήτων και ενδοϊστική χορήγηση σε πειραματόζωα καινοτόμων αιωρημάτων νανοσωματιδίων οξειδίων του σιδήρου (Maghemite, Magnetite) πραγματοποιείται με στόχο την επίτευξη τοπικής υπερθερμίας καρκινικών όγκων, με έμφαση σε γλοιώματα. Ο ευεργετικός ρόλος της υπερθερμίας βασίζεται στο γεγονός ότι τα υγιή αντιδρούν στην χημειοθεραπεία ή/και στην ακτινοθεραπεία διαφορετικά από τα καρκινικά κύτταρα όταν θερμανθούν σε θερμοκρασίες 42-46 0C. Συγκεκριμένα η εφαρμογή των τεχνικών που μπορούν να αυξήσουν τοπικά την θερμοκρασία των ιστών στους 43-44 0C, αναμένεται να καταστήσει περισσότερο ευαίσθητους τους καρκινικούς ιστούς με αποτέλεσμα καλύτερα θεραπευτικά αποτελέσματα. Οι τελευταίες προκλινικές έρευνες σε όγκους σε ποντικούς και κουνέλια καθώς και μετρήσεις in vitro σε ανθρώπινους ιστούς, έχουν δείξει ότι με την εφαρμογή ενός εναλλασσόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε όγκους όπου έχει εγχυθεί ένα διάλυμα μαγνητικών νανοσωματιδίων (1 nm = 10-9 m), επιτυγχάνεται σημαντική απορρόφηση ενέργειας και τοπική αύξηση της θερμοκρασίας. Παρασκευάσθηκαν διαλύματα σιδηρορευστών Μαγγεμίτη σε διαστάσεις από 3 – 35 nm. Στο σχήμα παρουσιάζονται νανοσωματίδια Μαγγεμίτη με διάμετρο ≈8nm, καλυμένα με δεξτράνη. Επιπλέον παρασκευάσθηκαν νανοσωματίδια Μαγγεμίτη της ίδιας διαμέτρου καλυμένα με Αραβικό οξύ. Στα ανωτέρω σιδηρορευστά πραγματοποιήθηκαν μαγνητικές και δομικές μελέτες. Παρατηρήθηκε εξαιρετική αύξηση της θερμοκρασίας ποσότητας 10 μl (micro liters) κατά 17 0C.
Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις υπερθερμίας σε γλοιώματα ανεπτυγμένα καταρχήν εκτός της κρανιακής κάψας σε πειραματόζωα (αρουραίους). Στην παραπάνω εικόνα απεικονίζεται η έγχυση νανοσωματιδίων σε πειραματόζωο (άνω αριστερά) και στην συνέχεια υπερθέρμανση του όγκου με ακτινοβολία ραδιοφωνικών συχνοτήτων (Ένταση Πεδίου 100 Gauss, συχνότητα 150 kHz, κάτω αριστερά). Η αύξηση της θερμοκρασίας στην περιοχή του σιδηρορευστού είναι ορατή στην απεικόνηση με την χρήση υπέρυθρης κάμερας (κάτω δεξιά). Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε βιοψία και αξιολόγηση τομών του όγκου με φωτο- μικροσκόπιο (άνω δεξιά). Στην παραπάνω εικόνα (άνω δεξιά) διακρίνεται απουσία καρκινικών κυττάρων οφειλόμενη σε καταστροφή τους λόγω τοπικής εφαρμογής υπερθερμίας με τη χρήση σιδηρορευστών. Συγκεκριμένα έγινε έλεγχος της τομής του όγκου (γλοιώματος) και διαπιστώθηκε ότι σε περιοχές παρουσίας σιδηρορευστού (απεικόνιση χρώματος σιδήρου σε καφέ απόχρωση) το οποίο υπερθερμάνθηκε, τα κύτταρα εμφανίζονται νεκρωτικά ή αποπτωτικά, με συρρικνωμένους πυρήνες και διογκωμένο κυτταρόπλασμα, ενώ συχνά εμφανίζεται λύση κυττάρων ως αποτέλεσμα της υπερθερμίας που προκαλείται από τα σιδηδορευστά.

(Έρευνα που πραγματοποιήθηκε από την ερευνητική ομάδα του NMR)

---
Για πληροφορίες: Ιωάννης Ράμπιας

Τομέας Επιστήμης Υλικών, Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. "Δημόκριτος", 153 10 Αγ. Παρασκευή, Αττική, τηλ.: +30 2106503381, fax: +30 210 6519430
Contact Us | ©2008 Institute of Materials Science, N.C.S.R. "Demokritos"