Ερευνητές αναπτύσσουν νανοβόμβες εναντίον του καρκίνου

Πηγή: Πανεπιστήμιο Delaware, Οκτώβριος 2005

Στο πανεπιστήμιο Delaware ερευνητές ανοίγουν ένα νέο μέτωπο στον πόλεμο κατά του καρκίνου εφαρμόζοντας νέες νανοτεχνολογίες για την ανίχνευση και τη θεραπεία του καρκίνου, με την εισαγωγή μιας απλής νανοβόμβας που μπορεί κυριολεκτικά να ανατινάξει τους όγκους του καρκίνου του μαστού.

Ο ινδός Balaji Panchapakesan, βοηθός καθηγητή της ηλεκτρικής και εφαρμοσμένης υπολογιστικής μηχανικής στο πανεπιστήμιο αυτό, έχει δημοσιεύσει πρόσφατα σχετικά με τις ανακαλύψεις μιας ομάδας επιστημόνων στα περιοδικά NanoBiotechnology και Oncology.

Ο Panchapakesan ανέφερε ότι είναι μια βασική έρευνα στα πρώτα στάδια της και ότι θα χρειαστούν πολλά χρόνια εκτενών κλινικών δοκιμών προτού να μπορέσουν οι νανοβόμβες να χρησιμοποιηθούν στην πράξη σε ιατρικές εφαρμογές για την θεραπεία του καρκίνου στην πράξη.

"Μην κάνετε κανένα λάθος, στρεφόμαστε στο ξερίζωμα του καρκίνου", λέει ο Panchapakesan, εξηγώντας ότι οι νανοβόμβες είναι το αποτέλεσμα εργασίας εδώ και δύο ετών με νανοσωλήνες από άνθρακα, οι οποίοι είναι άτομα του άνθρακα που διευθετούνται σε σωληνοειδή μορφή.

Αρχικά, είπε, η ερευνητική ομάδα εξέταζε τη χρήση του νανοσωλήνα από άνθρακα ως οχήματα παράδοσης των φαρμάκων μέσα στον οργανισμό. Επειδή είναι μικρότεροι από το μέγεθος ενός απλού κυττάρου, οι νανοσωλήνες μπορούν να εξασφαλίσουν μια ιδιαίτερα εκλεκτική έγχυση των φαρμάκων στα μεμονωμένα κύτταρα.

Καθώς οι ερευνητές έκαναν διάφορα πειράματα η ομάδα έκανε μια τρομακτική ανακάλυψη. "Όταν βάζουμε τα άτομα σε διαφορετικές μορφές και σχήματα, παίρνουν διαφορετικές ιδιότητες στην περιοχή της νανοκλίμακας", εξηγεί ο Panchapakesan. "Πειραματιζόμαστε με τα μόρια και εξετάζαμε τις οπτικές και θερμικές ιδιότητες, και έτσι βρήκαμε ότι θα μπορούσαμε να προκαλέσουμε μικροσκοπικές εκρήξεις των νανοσωλήνων με μεγάλη ποικιλία συνθηκών".

Εκρήξεις αερίων που είναι μέσα στους νανοσωλήνες έχουν ήδη παρατηρηθεί σε ένα περιβάλλον οξυγόνου, που δημιουργεί την ανάφλεξη. Εντούτοις, η εργασία που αναφέρεται από Panchapakesan  χρησιμοποιεί την θερμότητα που εντοπίζεται σε ένα μικρό χώρο.

Ο Panchapakesan τονίζει ότι οι νανοβόμβες είναι ακριβώς αυτό που λέει και η λέξη, μικροσκοπικές βόμβες σε νανοκλίμακα. "Λειτουργούν σχεδόν όπως ένα σμήνος από βόμβες' ", είπε. "Μόλις εκτεθούν στο φως και την προκύπτουσα θερμότητα, αρχίζουν να σκάνε η μία μετά από την άλλη".

Οι βόμβες δημιουργούνται με τη συσσώρευση των νανοσωλήνων του άνθρακα. Με ένα μοναδικό νανοσωλήνα, η θερμότητα που παράγεται από το φως διαλύεται από τον περιβάλλοντα αέρα. Στο σμήνος όμως, η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί γρήγορα και το αποτέλεσμα είναι "μια έκρηξη στην νανοκλίμακα", συνεχίζει ο Panchapakesan.

Όταν οι ερευνητές του Delaware είδαν τις εκρήξεις, συνειδητοποίησαν ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν οι μικροσκοπικές βόμβες για να σκοτώσουν τα καρκινικά κύτταρα. Αναδημιούργησαν τις εκρήξεις σε διαλύματα που περιείχαν νερό, φωσφορικό άλας και αλάτι, που σήμανε ότι οι νανοβόμβες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο ανθρώπινο σώμα. Στην πραγματικότητα οι εκρήξεις ήταν πιο μεγάλες στα αλατούχα διαλύματα, είπε ο Panchapakesan.

"Οι νανοβόμβες είναι πολύ εκλεκτικές, τοπικές και ελάχιστα ενοχλητικές. Μπορεί να προκαλέσουν αυτό που ονομάζω νανοπόνο, σαν ένα τσίμπημα από καρφίτσες".

Θεωρεί ότι οι νανοβόμβες υπόσχονται πολλά ως θεραπευτικό μέσον για τη δολοφονία των κυττάρων του καρκίνου, με ιδιαίτερη έμφαση στα κύτταρα του καρκίνου του μαστού, επειδή το κρουστικό κύμα του σκοτώνει τα καρκινώδη κύτταρα. Επίσης καταστρέφει και τις βιολογικές διαβάσεις που μεταφέρουν οδηγίες για να παραγάγουν πρόσθετα καρκινικά κύτταρα και τις μικρές φλέβες που τρέφουν τα άρρωστα κύτταρα. Επίσης, μπορεί να εξαπλωθεί σε μια μεγάλη περιοχή για να δημιουργήσει δομική καταστροφή στα καρκινικά κύτταρα που είναι πολύ κοντά το ένα με το άλλο.

Οι νανοβόμβες υπερέχουν από διάφορες τρέχουσες θεραπείες επειδή είναι ισχυρές, εκλεκτικές, μη εγχειρητικές, μη τοξικές και μπορούν να ενσωματώσουν την τρέχουσα τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένης και της μικροχειρουργικής.

Ένα πλεονέκτημα πάνω από τις άλλες θεραπείες με νανοσωλήνες από άνθρακα, που εξετάζονται από τους επιστήμονες, είναι ότι με τις νανοβόμβες, ο άνθρακας των νανοσωλήνων καταστρέφεται μαζί με τα καρκινικά κύτταρα. Μόλις εκραγούν οι νανοβόμβες και σκοτώσουν τα καρκινικά κύτταρα, τα μακροφάγα μπορούν να καθαρίσουν δραστικά τα συντρίμμια των κυττάρων και των νανοσωλήνων μαζί.

Άλλες θεραπείες διατηρούν τον άνθρακα των νανοσωλήνων και των νανοσωματιδίων άθικτο. Εάν το υλικό πάει στα νεφρά ή συσσωρευτεί στα αγγεία, τότε τα νανοσωματίδια μπορεί να κάνουν φραγμούς και να δημιουργήσουν προβλήματα, λέει ο Panchapakesan. Επιπλέον, η νανοβόμβα είναι πιθανώς ο μόνος τρόπος να χρησιμοποιήσουμε νανοσωλήνες χωρίς οποιαδήποτε κυτταροτοξικότητα καθώς οι νανοσωλήνες καταστρέφονται εντελώς.

Οι σημερινές χειρουργικές τεχνικές δεν είναι ακριβείς και τα καρκινώδη κύτταρα συχνά μένουν πίσω. Επιπλέον, οι καρκίνοι σε κάποιο μέρος του σώματος, όπως οι αρτηρίες και οι φλέβες, θεωρούνται μερικές φορές μη επιδεχόμενος χειρουργική επέμβαση. Οι νανοβόμβες μπορεί να χρησιμοποιηθούν για να στοχεύσουν σε οποιαδήποτε κατάλοιπα καρκινικών κυττάρων και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε μέρος του σώματος, επιτρέποντας έτσι τη χρήση της θεραπείας με νανοβόμβες για μια ευρεία ποικιλία καρκίνων.

Και όπως τονίζει ο Panchapakesan η μέθοδος αυτή είναι πολύ καλύτερη από ό,τι η σύγχρονη χημειοθεραπεία, που είναι μη εκλεκτική, σκοτώνει και τα υγιή κύτταρα όπως και τα καρκινικά και οδηγεί σε μια πτώση στην ποιότητα της ζωής για τον ασθενή.  Και επιπλέον οι νανοβόμβες είναι μια "πολύ απλή τεχνική" και υπό αυτήν τη μορφή θα αποδειχθεί ότι έχει καλύτερη πιθανότητα για να πετύχει.

Νανοτεχνολογία και βιοϊατρική έρευνα

Εκτός από την θεραπεία, θεωρεί ότι η νανοτεχνολογία μπορεί να δώσει νέα εργαλεία για τη διάγνωση του καρκίνου μέσω της χρήσης μικροσκοπικών νανοαισθητήρων.

"Στο μέλλον, το όραμά μου είναι ότι οι άνθρωποι θα έχουν εργαλεία στο σπίτι που θα μπορούν να ανιχνεύσουν τον καρκίνο. Μετά την δουλειά θα είναι σε θέση να πάνε σε μια κλινική, να θεραπευθούν με τις νανοβόμβες και να πάνε μετά στο σπίτι τους", προσθέτει ο ίδιος επιστήμονας. Ενώ αυτά τα αρχικά πειράματα γίνονται στα καρκινικά κύτταρα του μαστού, εργάζεται επίσης για να επεκτείνει τη μέθοδό του στον προστατικό καρκίνο και στον καρκίνο του πάγκρεας.

Προβλέπει επίσης νανο-βιο-ρομπότ ή νανο-χειρουργικά εργαλεία που θα μπορούν να τοποθετηθούν μέσα στο σώμα για να αφαιρέσουν όγκους σε περιοχές που  προηγουμένως ήταν απρόσιτες στη χρήση παραδοσιακών μεθόδων.

Τα συμπεράσματα της ομάδας αυτής είναι το αποτέλεσμα διεπιστημονικής έρευνας. Ενώθηκαν διαφορετικές επιστήμες για να κάνουν αυτήν την εργασία, όπως για παράδειγμα η βιολογία του καρκίνου, η φυσική, η ηλεκτρική και εφαρμοσμένη υπολογιστική μηχανική καθώς και η χημεία. Η διεπιστημονική έρευνα προβλέπει νέες προοπτικές και επιφέρει νέες ιδέες, που είναι πιθανώς ο δρόμος του μέλλοντος.

Ο Panchapakesan έχει πτυχίο στην εφαρμοσμένη μηχανική των υλικών από την Ινδία και το διδακτορικό του στην εφαρμοσμένη μηχανική από το πανεπιστήμιο του Μέρυλαντ.