Kvanttibiologisen elektronitunneloinnin hallinta voisi auttaa aivosyöpäpotilaita – Physics World

Uusi teknologia, joka perustuu kvanttiprosessien modulointiin ihmissolujen sisällä, voi mullistaa erityisen aggressiivisen aivosyövän muodon, glioblastooman, hoidon.

Yhdistävät voimansa projektiin, biokemistit, fyysikot, insinöörit ja kliinikkot University of Nottingham ovat osoittaneet, että bionanoantennien kautta annettu sähköstimulaatio voi käynnistää kvanttibiologisen tunneloinnin elektroninsiirrolle (QBET) syöpäsoluissa, mikä laukaisee solukuoleman. Tiimi käytti tekniikkaa laboratoriokokeissaan tappaakseen glioblastoomasyöpäsoluja jättäen samalla terveet solut ennalleen.

Bionanoantennit koostuvat kultananohiukkasista, jotka on päällystetty sytokromilla c, proteiini, jolla on avainrooli apoptoosin käynnistämisessä – luonnollisessa itsetuhosekvenssissä solussa. Kun sytokromi c hapettuu menettämällä elektronin kvanttitunneloinnin kautta, se kehottaa lähettämään signaaleja, jotka ohjaavat solun geenejä muuttumaan siten, että solu kuolee.

Tutkimuksessa kerrottiin vuonna Luonnon nanoteknologiajohtama monitieteinen tutkijaryhmä Frankie Rawson, farmaseuttisen korkeakoulun apulaisprofessori, jolla on biokemian ja sähkökemian tausta, käytti etäistä ulkoista sähkökenttää polarisoidakseen kehittämänsä bionanoantennit. Tämä johti jännitegradienttiin, joka oli riittävä laukaisemaan sytokromin hapettumisen - elektronitunneloinnin ansiosta c pinnoitteessa. Tämä puolestaan ​​käynnisti itsetuhomekanismin potilasperäisissä glioblastoomasoluissa, joiden kanssa se oli suorassa kosketuksessa.

Yksi piirteistä, jotka tekevät glioblastoomasta niin vaikeasti hoidettavan, on glioblastoomasolujen taipumus levitä ympäri aivoja. Joten vaikka aivokasvain on poistettu, aivoissa on monia muita syöpäsoluja, joita ei voida poistaa kirurgisesti vaarantamatta aivovaurioita. Glioblastoomasoluista tulee myös nopeasti vastustuskykyisiä kemoterapialle. Joten tällä uudella kvanttibiologisella käsittelyllä on potentiaalia olennaisesti pyyhkiä nämä hajasolut.

"Yhdistämme elektroniikan ja biologian solujen hallintaan. Kytkin [joka laukaisee solukuoleman] on kvanttitunnelointitapahtuma", Rawson selittää ja lisää, että hoito kohdistuu selektiivisesti syöpäsoluihin niiden ainutlaatuisen biologian vuoksi, jota ei löydy normaaleista soluista. Solut, joilla ei ole tätä spesifistä biologiaa, eivät reagoi ulkoiseen sähköiseen ärsykkeeseen, mikä mahdollistaa syöpäsolujen – jotka ovat vastaanottavaisia ​​hoitoon – erottamisen.

Nottinghamin bionanoantennit ovat liian suuria läpäisemään veri-aivoesteen, joka on aivoihin johtavia verisuonia reunustava erittäin tiukka soluliitos, joka suojaa niitä vaurioilta estämällä hiukkasten ja suurten molekyylien kulkeutumisen. Koska niitä ei voida ruiskuttaa verenkiertoon, nämä bionanohiukkaset on ruiskutettava tai ruiskutettava lähelle kasvainkohtaa leikkauksen aikana.

Koska kulta on bioyhteensopivaa, hiukkasia ei tarvitse poistaa käsittelyn jälkeen. Rawson korostaa kuitenkin, että lisätutkimuksia tarvitaan sen selvittämiseksi, mitä tapahtuu sytokromipinnoitteelle – jonka he odottavat hajoavan ja lakkaa toimimasta ajan myötä – ja arvioida, voidaanko hoito antaa yhtenä annoksena tai, jos tarvitaan fraktioita, mitä annosten välisen ajan tulee olla.

Kvanttivaikutukset auttavat tekemään DNA:sta epävakaa

Rawson toivoo "kokeilevansa potilaiden hoitoa vuosikymmenen sisällä" ja etsii rahoitusta pienille ihmiskokeille. Joukkue on jo alkanut in vivo tutkimuksia, joissa bionanoantenneja ruiskutettiin eläinten syöpäkasvaimiin myrkyllisyyteen liittyvien ongelmien tarkistamiseksi.

"Luulen, että biologia on nyt muuttumassa ja tutkijat alkavat ymmärtää, että biosähkö DNA:n rinnalla on olennaista solun toiminnalle", Rawson päättää, joka toivoo, että koska sen kyky kohdistaa valikoivasti kaikentyyppisiä syöpäsoluja, tämä tekniikka voisi tasoittaa tietä. monenlaisiin kvanttipohjaisiin lääketieteellisiin toimenpiteisiin. "Tällä työllä on niin monia seurauksia kvanttibiologian ja kvanttiterapian kannalta. Se on mahdollisesti kokonaan uusi paradigma lääketieteessä."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/controlling-quantum-biological-electron-tunnelling-could-help-brain-cancer-patients/