Antarmuka gas-cair mencapai minat khusus dalam biomedis. Gelembung mikro, agen kontras ultrasound rutin klinis, semakin mendapat perhatian sebagai platform teranostik karena respons akustik yang diawetkan, kemampuan konjugasi obat, dan penerapan dalam pembukaan penghalang biologis.
Ilmuwan di Skoltech, MIPT, Prokhorov General Physics Institute of RAS, dan beberapa institusi lainnya telah menunjukkan bahwa gelembung mikro yang terbuat dari protein yang disebut albumin adalah pembawa yang efisien untuk pengiriman agen fotodinamik, yang merupakan obat yang digunakan pada tahap lanjut. terapi anti kanker yang menghindari banyak efek samping dari terapi kemo dan radiasi.
Peneliti utama studi tersebut, Profesor Dmitry Gorin dari Skoltech Photonics, berkomentar, “Terapi fotodinamik melibatkan penyuntikan senyawa fotosensitisasi ke dalam aliran darah dan menyinari tumor dengan cahaya yang panjang gelombangnya cocok dengan senyawa tersebut, baik melalui kulit atau dengan endoskop. Setelah energi cahaya diserap oleh zat peka, ini menimbulkan radikal bebas dan bentuk oksigen yang agresif, yang membunuh sel dengan cara yang sangat terfokus di wilayah yang terpapar cahaya.
Penulis utama makalah ini, lulusan Skoltech MSc Roman Barmin, mengatakan: “Apa yang kami lakukan dalam penelitian ini adalah kami menunjukkan pada dua agen fotosensitisasi populer yang mengikat mereka dengan albumin, protein serum sapi, menghasilkan fotoaktivitas yang lebih besar, dan mengocok konjugat obat-protein menjadi gelembung menghasilkan peningkatan efisiensi yang lebih besar. Ini dapat digunakan untuk memajukan terapi kanker fotodinamik.”
Dalam percobaan, para ilmuwan menggunakan dua zat fotosensitisasi komersial untuk menunjukkan ikatan kovalen albumin dengan seng phthalocyanine dan pengikatan elektrostatiknya dengan aluminium phthalocyanine. Yang pertama adalah agen perawatan fotodinamik yang telah mendapat persetujuan klinis, sedangkan yang terakhir masih dalam uji klinis. Untuk "menyiapkan" gelembung udara, larutan phthalocyanine-albumin dikenai ultrasound pada frekuensi dan suhu yang tepat.
Barmin mencatat, “Sementara pengiriman microbubble umumnya merupakan pendekatan yang populer, penelitian ini adalah yang pertama menggunakan gelembung albumin dalam konteks terapi fotodinamik dan bekerja dengan dua phthalocyanine yang kami pertimbangkan. Gagasan di balik pengiriman microbubble adalah bahwa cangkang gelembung udara dapat mengemas molekul agen fotodinamik dengan padat, dan gelembung dapat dengan mudah 'dipecahkan' dengan ultrasound medis dengan cara yang terkontrol untuk melepaskan obat.
Profesor Dmitry Gorin dari Skoltech Photonics berkomentar, “Tes menunjukkan bahwa pengiriman agen ke sel berhasil. Tujuan kami selanjutnya adalah pemahaman yang lebih dalam tentang interaksi sel mikrobubble untuk meningkatkan kinerja terapeutik.”
Setelah mengeksplorasi karakteristik gelembung mikro, tim menyimpulkan bahwa gelembung mikro terkonjugasi secara fotodinamis memiliki profil sifat fisikokimia yang lebih baik: Gelembung tersebut mempertahankan diameter rata-rata yang sama dengan rekannya yang bebas phthalocyanine (digunakan dalam pencitraan ultrasound), yang menguntungkan untuk mengontrol kinerjanya, sementara di waktu yang sama memiliki konsentrasi gelembung yang lebih tinggi dan stabilitas penyimpanan.
Barmin tersebut, “Pertanyaan selanjutnya adalah: Akankah gelembung mikro meningkatkan efisiensi agen fotodinamik yang dihasilkannya? Rekan kami dari Institut Fisika Umum Prokhorov telah mengembangkan teknik menggunakan suspensi sel darah merah untuk mengujinya. Hasilnya jelas: Untuk kedua agen, kompleks phthalocyanine-albumin terbukti lebih efektif daripada phthalocyanine biasa, dan penghantaran gelembung mikro semakin meningkatkan fotoaktivitas obat. Ini hasil dari pengepakan molekul padat di cangkang microbubble.”
Referensi Jurnal:
- Roman A.Barmin, Elizaveta A. Makismova dkk. Gelembung mikro albumin terkonjugasi dengan pewarna seng dan aluminium phthalocyanine untuk meningkatkan aktivitas fotodinamik. Koloid dan Permukaan B: Biointerfaces. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2022.112856
