Cercetătorii de la UBB Cluj au descoperit un nanosistem cu potențial în tratamentul cancerului.

O echipă de tineri cercetători din cadrul Centrului de Nanobiofotonică şi Microspectroscopie Laser al Institutului de Cercetări Interdisciplinare în BioNanoŞtiinţe (ICI-BNS), unitate de excelență a Institutului STAR UBB, a dezvoltat şi publicat recent în revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces un nou nanosistem hibrid cu proprietăți opto-termo-plasmonice deosebite și potențial dual în tratamentul cancerului, bazat pe nanobipiramide de aur încărcate cu molecule de indocianină verde. 

Dezvoltarea de terapii versatile și eficiente pentru tratamentul cancerului reprezintă una dintre principalele provocări ale comunității științifice. În acest context, în domeniul nanomedicinei există două abordări terapeutice de mare interes: terapia fototermică (PTT) și respectiv fotodinamică (PDT). În timp ce PTT se bazează pe conversia luminii absorbite de o nanoparticulă în căldură inducând astfel hipertermie la nivelul celulelor/ţesutului, PDT se bazează pe generarea de specii de oxigen reactive toxice, ca urmare a unor reacții fotochimice inițiate prin expunerea la lumină a unor molecule sau nanoparticule fotosensibilizatoare. Totuși, există relativ puține nanoparticule și molecule fotosensibilizatoare  cu activitatea terapeutică în domeniul infraroșu apropiat (NIR, 700-1200 nm), așa numita „fereastră spectrală biologică”. Având în vedere faptul că lumina din domeniul NIR poate pătrunde în țesut la adâncimi mult mai mari decât lumina din domeniul vizibil, dezvoltarea de astfel de nanosisteme fotoactive în această fereastră spectrală biologică este de mare interes pentru tratamente PTT şi PDT în adâncimea țesutului.

În acest context, nanoparticulele de aur reprezintă de departe o categorie de nanostructuri foarte atrăgătoare datorită atât proprietăților lor optice unice, cât şi gradului ridicat de biocompatibilitate. Înglobarea și operarea simultană a două principii terapeutice PTT-PDT într-un nanoconstruct având la baza nanoparticule de aur reprezintă o adevărată provocare. Deși numeroase forme de nanoparticule de aur (nanosfere, nanobastonașe, nanostele, etc) au fost implementate cu succes în dezvoltarea de nanosisteme terapeutice, în acest studiu, o geometrie mai puțin cunoscută în literatură este propusă, și anume nanoparticulele bipiramidale. Într-un studiu anterior publicat de aceeași echipa, s-a demonstrat că nanoparticulele bipiramidale pot fi sintetizate în mod controlat și au activitate PTT  în domeniul  NIR cu randamente de conversie de până la 97 %. În studiul prezent, s-a demonstrat că aceste nanoparticule prezintă în plus și activitate PDT intrinsecă generând specii de oxigen singlet pe baza unui mecanism de transfer de energie/electroni. 

Pentru dezvoltarea acestui nanosistem hibrid cu potențial terapeutic dual PTT-PDT, s-a reușit încărcarea nanoparticulelor bipiramidale cu molecule de indocianină verde (ICG), un fotosensibilizator cu absorbanță în NIR care prezintă atât proprietăți fototermice, cât şi fotodinamice. Activitatea PTT și PDT a nanosistemului hibrid a fost testată în soluție apoasă, demonstrându-se că printr-o fotoactivitate simultană a componentelor integrate, conversia termică a luminii se dublează, în timp ce activitatea fotodinamică este amplificată de 8 ori. 

Rezultatele acestui studiu au fost validate in vitro pe celule de melanom epitelial. Studiul a fost efectuat în colaborare cu cercetători de la Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară din Cluj-Napoca şi Ecole Normale Supérieure din Lyon, Franţa.