Nanobot yang dapat bergerak sendiri mengecilkan tumor kandung kemih pada tikus hingga 90% – Dunia Fisika

Nanobot yang dapat bergerak sendiri mengecilkan tumor kandung kemih pada tikus hingga 90% – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 21 Februari 2024 7:00

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-caption="Perawatan yang ditargetkan Akumulasi nanobot dalam tumor divisualisasikan dengan mikroskop. (Atas izin: IRB Barcelona)”> Akumulasi nanobot di tumor
Perawatan yang ditargetkan Akumulasi nanobot dalam tumor divisualisasikan dengan mikroskop. (Sumber: IRB Barcelona)

Bayangkan sekumpulan partikel yang dapat bergerak sendiri dan tertutup radioisotop yang berukuran 2500 hingga 10,000 kali lebih kecil dari setitik debu yang, setelah disuntikkan ke dalam tubuh, akan mencari dan menempel pada tumor kanker, lalu menghancurkannya. Kedengarannya seperti fiksi ilmiah? Tidak demikian halnya dengan tikus yang mengidap kanker kandung kemih.

Para peneliti di Spanyol melaporkan bahwa nanopartikel yang mengandung yodium radioaktif dan yang bereaksi dengan urea memiliki kemampuan untuk membedakan tumor kanker kandung kemih dari jaringan sehat. “Nanobot” ini menembus matriks ekstraseluler tumor dan terakumulasi di dalamnya, memungkinkan terapi radionuklida mencapai target yang tepat. Dalam sebuah penelitian yang dilakukan di Institut Bioteknologi Catalonia (IBEC) di Barcelona, ​​​​tikus yang menerima dosis tunggal pengobatan ini mengalami pengurangan ukuran tumor kandung kemih sebesar 90% dibandingkan dengan hewan yang tidak diobati.

Pendekatan baru ini suatu hari nanti mungkin akan merevolusi pengobatan kanker kandung kemih. Kanker kandung kemih adalah kanker kesepuluh yang paling umum di dunia, dengan lebih dari 600,000 kasus baru didiagnosis pada tahun 2022 dan lebih dari 220,000 kematian secara global, menurut Observatorium Kanker Global Organisasi Kesehatan Dunia.

Kanker kandung kemih non-invasif otot, yang mencakup 75% kasus, saat ini diobati dengan reseksi tumor yang diikuti dengan suntikan obat kemoterapi atau imunoterapi intravesika ke dalam kandung kemih. Namun, pemberian obat sangat menantang karena rendahnya permeabilitas urothelium (jaringan yang melapisi bagian dalam saluran kemih), pengisian urin, dan pembuangan obat selanjutnya. Proses ini juga tidak nyaman bagi pasien, karena mereka harus membalikkan badan secara berkala sambil berbaring tengkurap agar obat dapat menjangkau semua sisi dinding kandung kemih. Setelah pengobatan, terdapat risiko kekambuhan sebesar 30–70% dalam waktu lima tahun.

Untuk meningkatkan hasil klinis, peneliti utama Samuel Sanchez dan rekannya bertujuan untuk mengembangkan pengobatan kanker kandung kemih yang inovatif dan lebih efektif, dan dalam prosesnya, mengurangi tingkat kekambuhan. Selain itu, terapi dosis tunggal akan secara signifikan mengurangi biaya pengobatan, yang saat ini memerlukan antara enam dan 14 rawat inap.

Tim menciptakan nanobot dari nanopartikel silika mesopori dengan berbagai komponen fungsional pada permukaannya. Ini termasuk radioisotop untuk visualisasi PET atau terapi radionuklida, dan protein urease, yang bereaksi dengan urea dalam urin dan memungkinkan penggerak nanobot.

Menulis di Nanoteknologi Alam, para peneliti melaporkan bahwa ketika mereka menambahkan setetes nanobot ke dalam larutan yang mengandung 300 mM urea, nanobot tersebut menunjukkan gerakan mengerumuni, membentuk front yang aktif dan kuat serta pusaran tiga dimensi. Tanpa urea, nanobot hanya akan mengendap di dekat lokasi penambahan.

Untuk memeriksa apakah nanobot dapat mencapai tumor in vivo, tim menilai perilaku mereka pada tikus yang mengandung tumor. Gambar tomografi emisi positron (PET) menunjukkan bahwa sinyal dari nanobot yang diberi radiolabel ditempatkan bersama dengan posisi tumor, sebagaimana ditentukan melalui MRI, dengan radioaktivitas terutama terlihat di lokasi target tumor. Hanya tikus yang disuntik dengan nanobots ditambah urea yang menunjukkan akumulasi besar dalam massa tumor – nanobots yang dikirimkan dalam air, dan nanopartikel kontrol (tanpa urease) yang dikirimkan dalam air atau urea menunjukkan serapan tumor yang minimal.

Para peneliti berpendapat bahwa mobilitas nanobot membantu mereka menembus massa tumor. “Nanobot tidak memiliki antibodi spesifik untuk mengenali tumor, dan jaringan tumor biasanya lebih kaku dibandingkan jaringan sehat, namun hal ini tidak terjadi pada tumor kandung kemih” jelas rekan penulis pertama. Meritxell Serra Casablancas dari IBEC. “Kami mengamati bahwa robot nano ini dapat memecah matriks ekstraseluler tumor dengan meningkatkan pH secara lokal melalui reaksi kimia yang dapat mendorong dirinya sendiri. Fenomena ini mendukung penetrasi tumor yang lebih besar.” Para peneliti percaya bahwa nanobots bertabrakan dengan urothelium seolah-olah itu adalah dinding, tetapi menembus tumor yang lebih kenyal.

Tim mencatat bahwa mengidentifikasi nanobot dalam gambar mikroskopi jaringan yang dibedah merupakan suatu tantangan. Setelah teknik mikroskop optik confocal gagal, para peneliti di IRB Barcelona mengembangkan sistem mikroskop berbasis lembaran cahaya, berdasarkan penerangan laser planar, yang mampu memindai berbagai lapisan kandung kemih dan membuat rekonstruksi 3D seluruh organ.

“Sistem mikroskop lembaran cahaya elastis tersebar yang kami kembangkan memungkinkan kami menghilangkan cahaya yang dipantulkan oleh tumor itu sendiri, memungkinkan kami mengidentifikasi dan menemukan lokasi nanopartikel di seluruh organ tanpa pelabelan sebelumnya, dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Julien Colombelli dari IRB Barcelona.

Untuk mengevaluasi efek terapeutik teknik ini, tim memberi label nanobots dengan yodium-131 ​​(131I, radioisotop yang biasa digunakan untuk terapi radionuklida), dan memberikannya pada tikus yang mengandung tumor. Pengobatan dengan kehilangan dosis 131I-nanobot dalam urea menghentikan pertumbuhan tumor, sementara dosisnya tinggi 131I-nanobot yang diberikan dalam urea menyebabkan penurunan volume tumor hampir 90% dibandingkan dengan hewan yang tidak diobati.

Sánchez menceritakan Dunia Fisika bahwa langkah tim selanjutnya adalah merangkum obat-obatan kecil yang saat ini digunakan dalam kemoterapi dan terus menguji efisiensi nanobot sebagai pembawa obat. Mereka pada akhirnya bermaksud untuk meningkatkan nanobot dan mempelajari jalur regulasi untuk menuju uji klinis pertama dalam tiga hingga empat tahun ke depan, melalui spin-off IBEC. Terapi Nanobot.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika