Nghiên cứu được thực hiện trên chuột, chứng minh cách các cỗ máy nano nhỏ bé này được thúc đẩy bởi urê có trong nước tiểu và nhắm mục tiêu chính xác vào khối u, tấn công nó bằng đồng vị phóng xạ mang trên bề mặt của chúng. Được dẫn dắt bởi IBEC và CIC biomaGUNE, nghiên cứu này mở ra cơ hội cho các phương pháp điều trị mới, hiệu quả hơn đối với bệnh ung thư bàng quang.

Ung thư bàng quang có tỷ lệ mắc bệnh cao nhất thế giới và được xếp hạng là khối u phổ biến thứ tư ở nam giới. Mặc dù tỷ lệ tử vong tương đối thấp nhưng gần một nửa số khối u bàng quang tái phát trong vòng 5 năm, đòi hỏi phải theo dõi bệnh nhân liên tục. Việc đến bệnh viện thường xuyên và nhu cầu điều trị lặp lại góp phần khiến loại ung thư này trở thành một trong những loại bệnh tốn kém nhất để chữa trị.

Trong khi các phương pháp điều trị hiện tại liên quan đến việc đưa thuốc trực tiếp vào bàng quang cho thấy tỷ lệ sống sót tốt, thì phương pháp điều trị của chúng hiệu quả vẫn ở mức thấp. Một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn liên quan đến việc sử dụng các hạt nano có khả năng đưa tác nhân trị liệu trực tiếp vào khối u. Đặc biệt, các nanorobots-;các hạt nano có khả năng tự di chuyển trong cơ thể-;là những điều đáng chú ý.

Hiện nay, một nghiên cứu được công bố trên tạp chí uy tín Công nghệ nano tự nhiên tiết lộ cách một nhóm nghiên cứu đã giảm thành công kích thước khối u bàng quang ở chuột tới 90% thông qua một liều nanorobot chạy bằng urê.

Những cỗ máy nano nhỏ bé này bao gồm một quả cầu xốp làm từ silica. Bề mặt của chúng mang các thành phần khác nhau với các chức năng cụ thể. Trong số đó có enzyme urease, một loại protein phản ứng với urê có trong nước tiểu, cho phép hạt nano tự đẩy đi. Một thành phần quan trọng khác là iốt phóng xạ, một chất đồng vị phóng xạ thường được sử dụng để điều trị cục bộ các khối u.

Nghiên cứu do Viện Kỹ thuật sinh học Catalonia (IBEC) và CIC biomaGUNE dẫn đầu, phối hợp với Viện nghiên cứu y sinh (IRB Barcelona) và Đại học tự trị Barcelona (UAB), mở đường cho các phương pháp điều trị ung thư bàng quang cải tiến. Những tiến bộ này nhằm mục đích giảm thời gian nằm viện, từ đó giảm chi phí và nâng cao sự thoải mái cho bệnh nhân.

Với một liều duy nhất, chúng tôi quan sát thấy khối lượng khối u giảm 90%. Điều này hiệu quả hơn đáng kể vì bệnh nhân mắc loại khối u này thường phải đến bệnh viện từ 6 đến 14 lần với các phương pháp điều trị hiện tại. Cách tiếp cận điều trị như vậy sẽ nâng cao hiệu quả, giảm thời gian nằm viện và chi phí điều trị.”

Samuel Sánchez, giáo sư nghiên cứu ICREA tại IBEC và là người đứng đầu nghiên cứu

Bước tiếp theo đang được tiến hành là xác định xem liệu những khối u này có tái phát sau khi điều trị hay không.

Một chuyến đi tuyệt vời vào bàng quang

Trong nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học đã xác nhận rằng khả năng tự đẩy của robot nano cho phép chúng tiếp cận tất cả các thành bàng quang. Tính năng này là thuận lợi so với quy trình hiện tại, sau khi đưa thuốc trực tiếp vào bàng quang, bệnh nhân phải thay đổi tư thế mỗi nửa giờ để đảm bảo thuốc đến được tất cả các thành bàng quang.

Nghiên cứu mới này tiến xa hơn bằng cách chứng minh không chỉ khả năng di chuyển của các hạt nano trong bàng quang mà còn sự tích tụ cụ thể của chúng trong khối u. Thành tựu này có được nhờ nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm chụp ảnh chụp cắt lớp phát xạ positron y tế (PET) trên chuột, cũng như hình ảnh kính hiển vi của các mô được loại bỏ sau khi hoàn thành nghiên cứu. Loại thứ hai được chụp bằng hệ thống kính hiển vi huỳnh quang được phát triển riêng cho dự án này tại IRB Barcelona. Hệ thống quét các lớp khác nhau của bàng quang và cung cấp bản tái tạo 3D, từ đó cho phép quan sát toàn bộ cơ quan.

“Hệ thống quang học cải tiến mà chúng tôi đã 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. Julien Colombelli, người đứng đầu nền tảng Kính hiển vi kỹ thuật số nâng cao tại IRB Barcelona, ​​giải thích: Chúng tôi quan sát thấy rằng các robot nano không chỉ tiếp cận khối u mà còn xâm nhập vào nó, từ đó tăng cường hoạt động của dược phẩm phóng xạ.

Giải mã lý do tại sao robot nano có thể xâm nhập vào khối u là một thách thức. Nanorobot thiếu kháng thể đặc hiệu để nhận biết khối u và mô khối u thường cứng hơn mô khỏe mạnh.

“Tuy nhiên, chúng tôi quan sát thấy rằng 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 hành. Hiện tượng này tạo điều kiện cho sự thâm nhập của khối u lớn hơn và có lợi trong việc đạt được sự tích lũy ưu tiên trong khối u”, Meritxell Serra Casablancas, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu và nhà nghiên cứu IBEC giải thích.

Do đó, các nhà khoa học kết luận rằng các nanorobot va chạm với biểu mô niệu đạo như thể nó là một bức tường, nhưng trong khối u xốp hơn, chúng xâm nhập vào khối u và tích tụ bên trong. Yếu tố quan trọng là tính di động của nanobot, giúp tăng khả năng tiếp cận khối u.

Ngoài ra, theo Jordi Llop, nhà nghiên cứu tại CIC biomaGUNE và đồng trưởng nhóm nghiên cứu, “Việc sử dụng cục bộ các robot nano mang đồng vị phóng xạ làm giảm khả năng tạo ra các tác dụng phụ và sự tích tụ cao trong mô khối u sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều trị bằng xạ trị. tác dụng."

Cristina Simó, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: “Kết quả của nghiên cứu này mở ra cơ hội sử dụng các đồng vị phóng xạ khác có khả năng lớn hơn để tạo ra tác dụng điều trị nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế khi sử dụng một cách có hệ thống”.

Nhiều năm làm việc và một sự thay đổi

Nghiên cứu này củng cố kết quả của hơn ba năm nỗ lực hợp tác giữa các tổ chức khác nhau. Một phần dữ liệu bắt nguồn từ luận án tiến sĩ của Meritxell Serra và Ana Hortelao, cả hai nhà nghiên cứu trong nhóm thiết bị sinh học nano thông minh của IBEC, do Sánchez đứng đầu. Nó cũng bao gồm luận án của Cristina Simó, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu, người đã thực hiện nghiên cứu tiền tiến sĩ của mình trong Phòng thí nghiệm hình ảnh hạt nhân và hóa học phóng xạ do Jordi Llop tại CIC biomaGUNE đứng đầu. Kiến thức chuyên môn của nhóm Esther Julián tại UAB trong mô hình động vật mắc bệnh là một đóng góp bổ sung. Hơn nữa, dự án đã nhận được tài trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC) và Quỹ “la Caixa”.

Công nghệ làm nền tảng cho những robot nano này mà Samuel Sánchez và nhóm của ông đã phát triển trong hơn 2023 năm, gần đây đã được cấp bằng sáng chế và đóng vai trò là nền tảng cho Nanobots Therapeutics, một công ty con của IBEC và ICREA được thành lập vào tháng XNUMX năm XNUMX.

Công ty do Sánchez thành lập, đóng vai trò là cầu nối giữa nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng: “Đảm bảo nguồn tài trợ mạnh mẽ cho dự án spin-off là rất quan trọng để tiếp tục phát triển công nghệ này và nếu mọi việc suôn sẻ, hãy đưa nó ra thị trường và xã hội. Vào tháng 5, chỉ XNUMX tháng sau khi thành lập Nanobots Tx, chúng tôi đã kết thúc thành công vòng tài trợ đầu tiên và chúng tôi rất hào hứng với tương lai,” Sanchez nhấn mạnh.

Đổi mới công nghệ trong kính hiển vi để định vị nanorobots

Làm việc với nanorobot đã đặt ra một thách thức khoa học đáng kể trong kỹ thuật hình ảnh sinh học để hình dung các yếu tố này trong các mô và chính khối u. Các kỹ thuật lâm sàng không xâm lấn phổ biến, chẳng hạn như PET, thiếu độ phân giải cần thiết để xác định vị trí các hạt rất nhỏ này ở cấp độ vi mô. Do đó, Nền tảng kính hiển vi khoa học tại IRB Barcelona đã sử dụng kỹ thuật kính hiển vi sử dụng một tấm ánh sáng laser để chiếu sáng các mẫu, cho phép thu được hình ảnh 3D thông qua tán xạ ánh sáng khi tương tác với các mô và hạt.

Khi quan sát thấy khối u tự phân tán một phần ánh sáng, tạo ra nhiễu, các nhà khoa học đã phát triển một kỹ thuật mới dựa trên ánh sáng phân cực giúp loại bỏ tất cả sự tán xạ khỏi mô và tế bào khối u. Sự đổi mới này cho phép hiển thị và định vị các robot nano mà không cần gắn thẻ trước bằng kỹ thuật phân tử.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.news-medical.net/news/20240116/Urea-powered-nanorobots-reduce-bladder-tumors-by-9025-in-mice.aspx