Nanobot tự hành thu nhỏ khối u bàng quang ở chuột tới 90% – Vật lý Thế giới

Nanobot tự hành thu nhỏ khối u bàng quang ở chuột tới 90% – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: ngày 21 tháng 2024 năm 7 00:XNUMX sáng

<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="Điều trị nhắm mục tiêu Sự tích lũy nanobots trong khối u được hiển thị bằng kính hiển vi. (Được phép: IRB Barcelona)”> Tích lũy nanobots trong khối u
Điều trị nhắm mục tiêu Sự tích lũy nanobots trong khối u được hiển thị bằng kính hiển vi. (Được phép: IRB Barcelona)

Hãy tưởng tượng một đội quân gồm các hạt được phủ đồng vị phóng xạ, tự di chuyển, nhỏ hơn 2500 đến 10,000 lần so với một hạt bụi, khi tiêm vào cơ thể, chúng sẽ tìm kiếm và bám vào các khối u ung thư, tiêu diệt chúng. Nghe có vẻ giống khoa học viễn tưởng? Không như vậy đối với những con chuột bị ung thư bàng quang.

Các nhà nghiên cứu ở Tây Ban Nha báo cáo rằng các hạt nano chứa iốt phóng xạ và tự đẩy mình phản ứng với urê có khả năng phân biệt khối u bàng quang ung thư với mô khỏe mạnh. Những “robot nano” này thâm nhập vào ma trận ngoại bào của khối u và tích tụ bên trong nó, cho phép liệu pháp hạt nhân phóng xạ tiếp cận mục tiêu chính xác. Trong một nghiên cứu được thực hiện tại Viện kỹ thuật sinh học của Catalonia (IBEC) ở Barcelona, ​​​​những con chuột được điều trị bằng một liều duy nhất đã giảm 90% kích thước khối u bàng quang so với những con không được điều trị.

Cách tiếp cận mới lạ này một ngày nào đó có thể cách mạng hóa việc điều trị ung thư bàng quang. Theo Đài quan sát Ung thư Toàn cầu của Tổ chức Y tế Thế giới, ung thư bàng quang là loại ung thư phổ biến thứ mười trên thế giới, với hơn 600,000 trường hợp mới được chẩn đoán vào năm 2022 và hơn 220,000 ca tử vong trên toàn cầu.

Ung thư bàng quang không xâm lấn cơ, chiếm 75% trường hợp, hiện được điều trị bằng cách cắt bỏ khối u, sau đó tiêm thuốc hóa trị hoặc thuốc trị liệu miễn dịch vào bàng quang. Tuy nhiên, việc vận chuyển thuốc đặc biệt khó khăn do tính thẩm thấu thấp của biểu mô tiết niệu (mô lót bên trong đường tiết niệu), lượng nước tiểu chứa đầy và sau đó là rửa trôi thuốc. Quá trình này cũng gây khó chịu cho bệnh nhân vì họ cần phải xoay người liên tục trong khi nằm nghiêng để thuốc có thể tiếp cận tất cả các phía của thành bàng quang. Sau khi điều trị, có 30–70% nguy cơ tái phát trong vòng XNUMX năm.

Để cải thiện kết quả lâm sàng, nghiên cứu viên chính Samuel Sanchez và các đồng nghiệp nhằm mục đích phát triển các phương pháp điều trị ung thư bàng quang sáng tạo và hiệu quả hơn, đồng thời giảm tỷ lệ tái phát. Ngoài ra, liệu pháp điều trị một liều sẽ giảm đáng kể chi phí điều trị, hiện cần từ 14 đến XNUMX lần nhập viện.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra các nanobot từ các hạt nano silica trung tính với nhiều thành phần chức năng khác nhau trên bề mặt của chúng. Chúng bao gồm các đồng vị phóng xạ để hiển thị PET hoặc liệu pháp hạt nhân phóng xạ và protein urease, phản ứng với urê trong nước tiểu và tạo ra lực đẩy của nanobot.

Viết vào Công nghệ nano tự nhiên, các nhà nghiên cứu báo cáo rằng khi họ thêm một giọt nanobot vào dung dịch chứa 300 mM urê, các nanobot đã thể hiện một chuyển động tràn lan, hình thành các mặt trước hoạt động mạnh mẽ và các xoáy ba chiều. Nếu không có urê, các nanobot chỉ lắng đọng gần vị trí bổ sung.

Để kiểm tra xem các nanobots có thể tiếp cận khối u hay không trong cơ thể, nhóm nghiên cứu đã đánh giá hành vi của chúng ở những con chuột mang khối u. Hình ảnh chụp cắt lớp phát xạ Positron (PET) cho thấy các tín hiệu từ nanobot được gắn nhãn phóng xạ được đặt cùng vị trí với vị trí khối u, như được xác định thông qua MRI, với hoạt tính phóng xạ chủ yếu được nhìn thấy ở vị trí khối u mục tiêu. Chỉ những con chuột được tiêm nanobot cộng với urê mới cho thấy sự tích tụ đáng kể trong khối u – nanobot được phân phối trong nước và các hạt nano đối chứng (không có urease) được phân phối trong nước hoặc urê cho thấy sự hấp thu khối u ở mức tối thiểu.

Các nhà nghiên cứu cho rằng khả năng di chuyển của nanobots giúp chúng thâm nhập vào khối u. Đồng tác giả đầu tiên giải thích: “Nanobot thiếu kháng thể đặc hiệu để nhận biết khối u và mô khối u thường cứng hơn mô khỏe mạnh, nhưng điều này không xảy ra ở khối u bàng quang”. Meritxell Serra Casablancas của IBEC. “Chúng tôi quan sát thấy những robot nano này có thể phá vỡ ma trận ngoại bào của khối u bằng cách tăng độ pH cục bộ thông qua phản ứng hóa học tự diễn ra. Hiện tượng này tạo điều kiện cho sự xâm nhập của khối u lớn hơn.” Các nhà nghiên cứu tin rằng các nanobot va chạm với biểu mô niệu đạo như thể nó là một bức tường, nhưng xuyên qua khối u xốp hơn.

Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng việc xác định các nanobot trong hình ảnh kính hiển vi của mô được mổ xẻ là một thách thức. Sau khi kỹ thuật kính hiển vi quang học đồng tiêu thất bại, các nhà nghiên cứu tại IRB Barcelona đã phát triển một hệ thống kính hiển vi dựa trên tấm ánh sáng, dựa trên sự chiếu sáng bằng laser phẳng, có khả năng quét các lớp khác nhau của bàng quang và tạo ra bản tái tạo 3D của toàn bộ cơ quan.

“Hệ thống kính hiển vi tấm ánh sáng đàn hồi phân tán mà chúng tôi phát triển cho phép chúng tôi loại bỏ ánh sáng phản chiếu bởi chính khối u, cho phép chúng tôi xác định và định vị các hạt nano trên khắp cơ quan mà không cần dán nhãn trước, ở độ phân giải chưa từng có,” cho biết Julien Colombelli từ IRB Barcelona.

Để đánh giá hiệu quả điều trị của kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đã dán nhãn cho nanobots bằng iốt-131 (131I, một đồng vị phóng xạ thường được sử dụng trong liệu pháp hạt nhân phóng xạ) và dùng chúng cho những con chuột mang khối u. Điều trị bằng giảm liều 131I-nanobots trong urê ngăn chặn sự phát triển của khối u, trong khi liều cao 131I-nanobots được sử dụng trong urê giúp giảm gần 90% khối lượng khối u so với động vật không được điều trị.

Sánchez kể Thế giới vật lý rằng các bước tiếp theo của nhóm là đóng gói các loại thuốc nhỏ hiện đang được sử dụng trong hóa trị và tiếp tục kiểm tra tính hiệu quả của nanobots trong vai trò vận chuyển thuốc. Cuối cùng, họ có ý định mở rộng quy mô nanobot và nghiên cứu các lộ trình điều chỉnh để tiến tới các thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trong vòng 3 đến 4 năm tới, thông qua chương trình phụ của IBEC Liệu pháp Nanobots.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý