Vật lý lượng tử giúp tiêu diệt tế bào ung thư
Những phát hiện này của các nhà khoa học tại Viện Khoa học Vật liệu - Tế bào Tích hợp (iCeMS) của Đại học Kyoto và các đồng nghiệp ở Nhật Bản và Hoa Kỳ, công bố trên tạp chí Scientific Reports.
Hình minh họa tế bào ung thư. Ảnh: Internet
Nhà sinh học phân tử iCeMS Fuyuhiko Tamanoi, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết: "Việc để một kim loại tiếp xúc với ánh sáng dẫn đến giải phóng các electron, một hiện tượng được gọi là hiệu ứng quang điện. Lời giải thích về hiện tượng này của Albert Einstein vào năm 1905 đã báo trước sự ra đời của vật lý lượng tử. Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp bằng chứng cho thấy có thể tái tạo hiệu ứng này bên trong tế bào ung thư."
Một vấn đề lâu nay trong xạ trị ung thư là nó không hiệu quả tại trung tâm của các khối u, nơi lượng oxy thấp do thiếu các mạch máu thâm nhập sâu vào mô. Chiếu xạ tia X cần oxy để tạo ra oxy phản ứng gây hại DNA khi tia này chiếu vào các phân tử bên trong tế bào. Tamanoi, cùng với Kotaro Matsumoto và các đồng nghiệp đã cố gắng khắc phục vấn đề này bằng cách tìm ra nhiều cách trực tiếp hơn để phá hủy DNA ung thư. Trong nghiên cứu trước đó, họ đã chỉ ra rằng các hạt nano chứa gadolinium có thể tiêu diệt các tế bào ung thư khi được chiếu tia X 50,25 kiloelectron volt (keV) do đồng bộ tạo ra.
Trong nghiên cứu hiện tại, họ đã thiết kế các hạt nano organosilica xốp, mang iốt. Iốt rẻ hơn gadolinium và giải phóng các electron ở mức năng lượng thấp hơn. Các nhà nghiên cứu đã phân tán các hạt nano của họ thông qua các khối u cầu, mô 3D chứa nhiều tế bào ung thư. Việc chiếu xạ các khối cầu trong 30 phút với tia X 33,2 keV dẫn đến sự phá hủy hoàn toàn của chúng trong vòng ba ngày. Bằng cách thay đổi mức năng lượng một cách có hệ thống, họ đã có thể chứng minh rằng hiệu quả tối ưu của việc tiêu diệt khối u xảy ra với tia X 33,2 keV.
Các phân tích sâu hơn cho thấy các hạt nano đã được các tế bào khối u tiếp nhận, khu trú ngay bên ngoài nhân của chúng. Chiếu một lượng năng lượng tia X vừa phải vào mô sẽ thúc đẩy iốt giải phóng các điện tử, sau đó gây ra đứt gãy sợi kép trong DNA hạt nhân, làm chết các tế bào. Ông Matsumoto cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi là một ví dụ quan trọng về việc sử dụng hiện tượng vật lý lượng tử bên trong tế bào ung thư. Có vẻ như một “đám mây” electron năng lượng thấp được tạo ra gần DNA, gây ra đứt gãy sợi kép rất khó sửa chữa, cuối cùng dẫn đến cái chết theo trình tự của tế bào ung thư."
Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu muốn hiểu làm thế nào các electron được giải phóng khỏi các nguyên tử iốt khi chúng tiếp xúc với tia X. Họ cũng đang nghiên cứu đặt i-ốt lên DNA thay vì gần nó để tăng hiệu quả và kiểm tra các hạt nano trên mô hình chuột bị ung thư.
Nguồn: ScienceDaily
Xử lý tin: Phương Hà
