Nowe możliwości terapeutyczne dzięki opracowaniu termometru do pomiaru temperatury w nanoskali
W ramach projektu PHELLINI połączono nanocząsteczki o właściwościach termometrycznych z nanocząsteczkami opartymi na złocie, które działają jak czynniki grzewcze. Cząsteczki te skutecznie tworzą gorące obszary po aktywacji światłem w zakresie bliskiej podczerwieni. Poprzez połączenie tych dwóch funkcji – ogrzewania i pomiarów termometrycznych – w ramach tej samej struktury, zespół projektu otworzył nowe możliwości w zakresie opracowywania terapii fototermicznych opartych na nanocząsteczkach. „Pomiar temperatury w nanoskali w systemach biologicznych jest sam w sobie bardzo ciekawym narzędziem”, zauważa koordynator projektu PHELLINI, dr Luis Liz-Marzán z firmy CIC biomaGUNE w Hiszpanii. „Nasze wyniki mogą teraz zostać wykorzystane do prowadzenia podstawowych badań biologicznych lub opracowania nowych technik terapeutycznych, choć należy pamiętać, że nasze nanokompozyty nadal znajdują się na dość wczesnym etapie rozwoju. Droga do faktycznego zastosowania klinicznego nowych technik w medycynie jest zazwyczaj bardzo długa”. Branża medyczna Wieloma biologicznie istotnymi jednostkami, takimi jak białka, można manipulować w nanoskali. Otwiera to zupełnie nowe możliwości w zakresie diagnozowania i leczenia niektórych chorób. „Możemy teraz tworzyć nanomateriały, które na przykład będą krążyć w krwioobiegu lub zostaną wbudowane w komórki”, wyjaśnia dr Liz-Marzán. „Może to pozwolić na opracowanie bardziej ukierunkowanych terapii. Przykładowo można zaprojektować nanonośniki w celu dostarczania do komórek leków, które są następnie uwalniane z kontrolowaną szybkością. Nowe terapie oparte na nanomateriałach można również dostosować tak, aby lokalnie modyfikowały środowisko chorych komórek po zastosowaniu zewnętrznego nieinwazyjnego bodźca, takiego jak pole magnetyczne lub światło”. Społeczność naukowa nadal bada możliwości zastosowania nanotechnologii w medycynie, dlatego tak ważne są projekty takie jak PHELLINI. Jak zauważa dr Marta Quintanilla, badaczka, której działalność naukowa jest finansowana ze środków projektu Marie Curie, wspólnym wyzwaniem jest fakt, że badania w zakresie nanomedycyny stanowią najbardziej zaawansowany obszar różnych dziedzin nauki – biologii, chemii i fizyki – w związku z czym wymagają multidyscyplinarnego podejścia i współpracy. „Naukowcy z każdej dziedziny muszą być skłonni do uczenia się i zrozumienia innego punktu widzenia”, mówi. Połączona wiedza Celem projektu PHELLINI było zidentyfikowanie odpowiednich materiałów do stosowania w terapii fototermicznej. „Wiąże się to ze wzrostem temperatury środowiska zmienionego chorobowo po zastosowaniu zewnętrznego oświetlenia”, mówi dr Quintanilla. „Docelowa temperatura powinna być wystarczająco wysoka, aby zabić czynniki zakaźne lub komórki rakowe, ale jednocześnie na tyle niska, by nie uszkodzić zdrowej tkanki”. Głównym wyzwaniem było zatem znalezienie sposobu kontrolowania temperatury, tak aby wpływać tylko na obszar wymagający leczenia. Zespół projektu zaproponował kombinację nanomateriałów, które można podgrzać, jednocześnie zdalnie rejestrując lokalną temperaturę. Uczeni zauważyli, że niektóre długości fal światła (w zakresach bliskiej podczerwieni, tzw. okna biologiczne) mogą penetrować ludzką tkankę na większą głębokość niż fale o innej długości (takie jak widoczne kolory). „Wykorzystując tę wiedzę, opracowaliśmy materiał termometryczny, który jest w pełni funkcjonalny w tym zakresie przezroczystości”, mówi dr Liz-Marzán. „Dzięki temu nowatorskiemu materiałowi byliśmy w stanie wiarygodnie zmierzyć temperaturę tkanki”. Finansowanie w ramach projektu Marie Curie nie tylko umożliwiło dokonanie tego odkrycia, ale także pozwoliło młodym naukowcom na poszerzenie ich doświadczenia zawodowego poprzez pracę w różnych środowiskach. „Dzięki takim inicjatywom naukowcy mogą nawiązywać kontakty ze specjalistami w różnych dziedzinach”, mówi dr Liz-Marzán.
Słowa kluczowe
PHELLINI, komórki, terapeutyczne, Marie Curie, temperatura, termometr, fototermiczne, podczerwień, nanocząsteczki
