Mengontrol penerowongan elektron biologis kuantum dapat membantu pasien kanker otak – Dunia Fisika

Mengontrol penerowongan elektron biologis kuantum dapat membantu pasien kanker otak – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 19 Oktober 2023 5:00

Terapi kuantum dirancang untuk membunuh sel kanker pada tumor otak
Perawatan yang ditargetkan Para peneliti sedang mengembangkan terapi kuantum yang secara selektif membunuh sel kanker pada tumor otak agresif. (Sumber: Shutterstock/SciePro)

Sebuah teknologi baru yang didasarkan pada modulasi proses kuantum di dalam sel manusia dapat merevolusi pengobatan kanker otak yang sangat agresif yang disebut glioblastoma.

Menggabungkan kekuatan untuk proyek ini, ahli biokimia, fisikawan, insinyur dan dokter di University of Nottingham telah menunjukkan bahwa stimulasi listrik yang diberikan melalui bio-nanoantennae dapat memulai terowongan biologis kuantum untuk transfer elektron (QBET) dalam sel kanker yang memicu kematian sel. Tim menggunakan teknik ini dalam percobaan laboratoriumnya untuk membunuh sel kanker glioblastoma, tanpa mempengaruhi sel sehat.

Bio-nanoantennae terdiri dari nanopartikel emas yang dilapisi dengan sitokrom c, protein yang memainkan peran penting dalam memulai apoptosis – rangkaian penghancuran diri alami di dalam sel. Ketika sitokrom c menjadi teroksidasi dengan kehilangan elektron melalui penerowongan kuantum, hal ini memicu pengiriman sinyal yang menginstruksikan gen sel untuk berubah sedemikian rupa sehingga sel mati.

Dalam penelitian tersebut, dilaporkan dalam Nanoteknologi Alam, tim peneliti multidisiplin yang dipimpin oleh Frankie Rawson, seorang profesor di Fakultas Farmasi yang memiliki latar belakang biokimia dan elektrokimia, menggunakan medan listrik eksternal jarak jauh untuk mempolarisasi bio-nanoantena yang telah mereka kembangkan. Hal ini menyebabkan gradien tegangan cukup untuk memicu oksidasi – berkat penerowongan elektron – sitokrom c dalam lapisan. Hal ini, pada gilirannya, memulai mekanisme penghancuran diri di dalam sel glioblastoma yang berasal dari pasien yang bersentuhan langsung dengannya.

Salah satu ciri yang membuat glioblastoma sangat sulit diobati adalah kecenderungan sel glioblastoma menyebar ke seluruh otak. Jadi, bahkan setelah tumor otak diangkat, otak masih mengandung banyak sel kanker tambahan yang tidak dapat diangkat melalui pembedahan tanpa menimbulkan risiko kerusakan otak. Sel glioblastoma juga dengan cepat menjadi resisten terhadap kemoterapi. Jadi perlakuan biologis kuantum baru ini mempunyai potensi untuk membersihkan sel-sel liar ini.

“Kami mengintegrasikan elektronik dengan biologi untuk mengendalikan sel. Peralihan [yang memicu kematian sel] adalah peristiwa terowongan kuantum,” jelas Rawson, seraya menambahkan bahwa pengobatan tersebut secara selektif menargetkan sel kanker karena sifat biologis uniknya yang tidak ditemukan pada sel normal. Sel-sel yang tidak memiliki biologi spesifik tersebut tidak akan merespons rangsangan listrik eksternal, sehingga memungkinkan sel-sel kanker – yang dapat menerima pengobatan – dapat dipilih.

Bio-nanoantennae Nottingham terlalu besar untuk melewati sawar darah-otak, sambungan yang sangat rapat antara sel-sel yang melapisi pembuluh darah menuju otak yang melindunginya dari kerusakan dengan mencegah lewatnya partikel dan molekul besar. Jadi karena tidak dapat disuntikkan ke dalam aliran darah, bio-nanopartikel ini perlu disemprotkan atau disuntikkan di dekat lokasi tumor selama operasi.

Karena emas bersifat biokompatibel, partikelnya tidak perlu dihilangkan setelah perawatan. Namun Rawson menekankan bahwa penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apa yang terjadi pada lapisan sitokrom – yang mereka perkirakan akan terdegradasi dan berhenti bekerja seiring berjalannya waktu – dan untuk mengevaluasi apakah pengobatan dapat diberikan dalam satu dosis atau, jika diperlukan fraksi, berapa dosisnya. pengaturan waktu antar dosis harus tepat.

Rawson berharap “dapat menguji coba pengobatan pada pasien dalam satu dekade”, dan mencari dana untuk uji coba kecil pada manusia. Tim sudah mulai in vivo penelitian, menyuntikkan bio-nanoantennae ke tumor kanker pada hewan untuk memeriksa masalah toksisitas.

“Saya pikir biologi kini telah mengalami pergeseran dan para peneliti mulai menyadari bahwa bioelektrik bersama dengan DNA merupakan hal mendasar bagi fungsi sel,” simpul Rawson, yang berharap bahwa karena kemampuannya untuk secara selektif menargetkan semua jenis sel kanker, teknik ini dapat membuka jalan. untuk seluruh rangkaian prosedur medis berbasis kuantum. “Pekerjaan ini memiliki banyak implikasi dalam hal biologi kuantum dan terapi kuantum. Ini berpotensi menjadi paradigma baru dalam dunia kedokteran.”

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika