Os pesquisadores de física da UT Arlington podem ter desenvolvido uma maneira de usar a tecnologia a laser para fornecer drogas e terapia genética no nível celular sem danificar o tecido circundante. O método eventualmente pode ajudar pacientes que sofrem de doenças genéticas, cânceres e doenças neurológicas.

Em um estudo publicado recentemente pela revista Nature's Relatórios Científicos , a equipe emparelhou nanopartículas de carbono magnético cristalino e feixes de laser infravermelho próximo de onda contínua para o que é chamado de entrega fototérmica. Os autores do novo artigo são Ali Koymen, professor de física; Samarendra Mohanty, professor assistente de física; e Ling Gu, um pesquisador no laboratório de Mohanty.

A nova descoberta surgiu de um estudo anterior em que Koymen e Mohanty usaram um laser de 50 a 100 miliwatts e a mesma nanopartícula de carbono, que absorve o feixe, para aquecer e destruir células cancerosas no laboratório. A equipe usou o novo método de entrega fototérmica em experimentos de laboratório para introduzir corantes impermeáveis ​​e pequenas moléculas de DNA em células de câncer de próstata humano e fibroblastos de sarcoma.

"Nesse trabalho, Dr. Mohanty usou um poder mais baixo, 20 a 30 miliwatt, laser infravermelho próximo de onda contínua e a nanopartícula para permear a membrana celular sem matar as células. Este método estica a membrana celular desejada para permitir a entrega e tem o bônus adicional de criar um fluxo de fluido que acelera o movimento do que está sendo entregue, "disse Koymen, cujo laboratório criou as nanopartículas de carbono magnético cristalino do estudo usando uma descarga elétrica de plasma dentro de uma solução de toulene.

A introdução de DNA estranho ou outras moléculas pequenas diretamente nas células é essencial para alguns dos métodos mais avançados desenvolvidos em terapia genética, vacinas, imagens de câncer e outros tratamentos médicos. Atualmente, a prática predominante é o uso de vírus para entrega às células. Infelizmente, o escopo do que pode ser fornecido com os vírus é severamente limitado e a interação do vírus pode levar a respostas inflamatórias e outras complicações.

Os cientistas que procuram criar um caminho para a célula sem empregar um vírus também fizeram experiências com o uso de raios laser de luz ultravioleta visível apenas. Mas esse método danifica as células circundantes e tem um nível de eficácia relativamente baixo.

Uma vantagem significativa do novo método é que a absorção de luz infravermelha próxima da nanopartícula pode ser usada para amplificar seletivamente a interação do laser de baixa potência com o tecido-alvo e "dano induzido por laser a células não-alvo ao longo do caminho de irradiação pode ser evitado , "diz o relatório. As propriedades magnéticas das nanopartículas também significam que podem ser localizadas com um campo magnético externo; portanto, uma concentração menor pode ser usada de forma eficaz.

"Universidades de pesquisa como a UT Arlington encorajam professores e alunos a acompanhar cada nova descoberta com perguntas ainda mais profundas, "disse Pamela Jansma, reitor do UT Arlington College of Science.

"Com sua última publicação, Drs. Koymen, Mohanty e Gu elevaram sua colaboração a um novo nível à medida que continuam avançando em direção a implicações valiosas para a saúde humana e o tratamento de doenças. "

Nanopartículas de carbono produzidas para o estudo do câncer variaram de cinco a 20 nanômetros de largura. Um cabelo humano tem cerca de 100, 000 nanômetros de largura. As nanopartículas magnéticas de carbono também são fluorescentes. Então, eles podem ser usados ​​para aumentar o contraste da imagem óptica de tumores junto com a da ressonância magnética.