Các nhà khoa học mới đây đã tiến hành nghiên cứu về tác nhân liệu pháp quang động học phóng xạ (RPDT). Công trình này phát triển một vật liệu nano đa thành phần bằng cách neo các sắc tố liên hợp trên bề mặt của các ống nano chrysotile nhấp nháy. Vật liệu này làm cho hệ thống nhạy sáng được kích hoạt bằng sự nhấp nháy sản xuất oxy đơn. Vật liệu nano cho thấy khả năng trong việc tăng cường sản xuất oxy đơn trong môi trường nước, dưới sự chiếu xạ của tia X. Hiệu quả của nó như một chất đồng hành cho xạ trị được thử nghiệm trong ống nghiệm, tăng cường cả độc tính tế bào tức thời của bức xạ ion hóa và độc tính tế bào lâu dài do apoptosis được kích hoạt bằng bức xạ. Đáng chú ý, hoạt động có lợi của tác nhân RPDT nổi bật ở mức liều thấp tương đương với liều được sử dụng trong các phương pháp điều trị lâm sàng. Điều này mở ra khả năng giảm tiếp xúc với bức xạ gây ra tác dụng phụ không mong muốn đối với bệnh nhân xạ trị.
Trong vài năm qua, khoa học y sinh đã nhận ra vai trò quan trọng mà công nghệ nano có thể đóng góp nhờ vào sự phát triển và sử dụng các hạt nano trong chẩn đoán, cho phép nghiên cứu sâu hơn các quá trình sinh học, chẩn đoán bệnh nhanh hơn, theo dõi chính xác các mô hoặc cơ quan bị tổn thương cụ thể và quan trọng là cải thiện một số phương pháp điều trị truyền thống. Lợi ích của chúng đối với các hệ thống là rất lớn, chẳng hạn như tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao; chức năng hóa bề mặt dễ dàng; và các đặc tính quang học, từ tính và cấu trúc có thể tùy chỉnh, quan trọng đối với khả năng thích ứng. Vật liệu nano thực sự là chất mang lý tưởng cho các tác nhân hóa trị và quang trị liệu hoặc chất gây nhạy cảm với tia xạ qua một số rào cản sinh lý. Do đó, hiện nay, rất nhiều vật liệu nano, chẳng hạn như các hạt nano kim loại và bán dẫn, fluorit và oxit kim loại/lanthanide, cũng như các hệ thống hữu cơ và lai, đã được khai thác thành công trong các kỹ thuật chẩn đoán và hình ảnh tiên tiến hoặc các phương pháp điều trị ung thư và các bệnh chết người khác.
Đặc biệt, y sinh học đang hướng tới việc sử dụng các hạt nano phát quang, tức là các hạt nano nhấp nháy, có khả năng hấp thụ và chuyển đổi bức xạ ion hóa (tia X hoặc tia γ) thành một số lượng lớn các photon UV/visible (UV/vis) có thể khai thác để tăng hiệu quả của các tuyến chẩn đoán, lập bản đồ tiền lâm sàng và chụp ảnh trong khi phẫu thuật và đo liều bức xạ. Vật liệu này như là chất hỗ trợ trong các liệu pháp ung thư. Việc tìm kiếm các liệu pháp cải tiến vượt trội hơn các phương pháp điều trị ung thư hiện đại là thách thức rất lớn. Các lựa chọn điều trị ung thư thông thường—hóa trị, xạ trị (RT) và phẫu thuật—vẫn liên quan đến các tác dụng phụ, bệnh tái phát và tình trạng kháng thuốc/xạ trị của các tế bào ác tính. Đặc biệt, bức xạ ion hóa được sử dụng trong khoảng 50% tất cả các phương pháp điều trị ung thư để ngăn chặn sự tăng sinh nhanh chóng của các tế bào ung thư trực tiếp bằng cách phá hủy DNA của chúng và bằng sốc nhiệt hoặc gián tiếp bằng cách hình thành các gốc tự do gây độc tế bào, tức là các oxy phản ứng (ROS) như các gốc hydroxyl và oxy đơn, khi tương tác với môi trường nước trong tế bào.
Tuy nhiên, RT bị giới hạn bởi liều bức xạ tối đa có thể được đưa vào khối u mà không gây ra tổn thương đáng kể cho các mô hoặc cơ quan lân cận. Để tối đa hóa hiệu quả điều trị và có thể giảm liều tia X cần thiết, hạn chế tổn thương phụ của các mô khỏe mạnh xung quanh, các hạt nano có số nguyên tử cao và dày đặc hiện đang được đánh giá là chất đồng hành. Chúng thực sự là phương tiện an toàn và hiệu quả tiềm năng để điều trị các khối u nhạy cảm với bức xạ và kháng bức xạ nhờ sự tương tác tăng cường của các nguyên tố nặng kết hợp với bức xạ năng lượng cao. Xác suất tương tác bức xạ tăng lên khi có các hạt nano nhắm mục tiêu vào khối u dẫn đến việc giải phóng một số lượng lớn các chất mang tự do thứ cấp có thể làm tăng tổn thương tại chỗ mà không ảnh hưởng đến các mô khỏe mạnh xung quanh. Một bước tiến trong quá trình phát triển các phương pháp điều trị ung thư thay thế có thể được thực hiện bằng cách kết hợp hiệp đồng RT được đánh giá tốt với các phương pháp bổ sung, chẳng hạn như liệu pháp quang động (PDT). PDT được coi là một phương pháp thay thế hiệu quả và không xâm lấn đã được triển khai trên lâm sàng cho phẫu thuật và các liệu pháp ung thư hiện tại do tính đặc hiệu về không gian lớn hơn RT và hóa trị liệu, không bị giới hạn liều. PDT dựa trên các tác dụng gây độc tế bào bắt nguồn khi các chất nhạy cảm với ánh sáng (PS) tương thích sinh học bị kích thích bởi ánh sáng, tạo ra ROS và do đó gây ra cái chết của tế bào thông qua tổn thương oxy hóa của màng tế bào. Thật không may, các PS được chấp thuận cho điều trị PDT thường quy yêu cầu phải kích hoạt ánh sáng UV/vis. Trong vùng quang phổ này, độ trong suốt của mô người thấp, do đó khiến PDT không hiệu quả đối với các khối u nằm ở độ sâu lớn hơn 1 cm. Xem xét rằng đối với điều trị mô sâu, lợi thế của việc sử dụng bức xạ ion hóa có độ xuyên thấu cao để vận chuyển năng lượng là rất lớn. Việc thực hiện RT tăng cường PDT hiệu quả sẽ cho phép khắc phục đồng thời hạn chế độ sâu của PDT và liều bức xạ cao/nhược điểm chọn lọc thấp của RT thông qua sự kết hợp hiệp đồng của cả hai phương pháp chữa bệnh.
Nhìn chung, chiến lược này giải thích cho việc sử dụng một nanoscintillator được ghép nối về mặt cấu trúc với một tác nhân điều trị PS, có mức năng lượng điện tử cộng hưởng với năng lượng phát xạ của nanoscintillator. Khi bức xạ ion hóa kích thích nanoscintillator, thay vì kích hoạt sự phát quang của nó, năng lượng được hấp thụ sẽ được truyền đến PS thông qua một quá trình truyền năng lượng. Do đó, quá trình nhạy cảm hóa các loài ROS được kích hoạt trong các mô sâu, tạo ra liệu pháp quang động và quang động đồng bộ và đồng vị trí (quang động RPD) (RPDT). Trong khuôn khổ này, nhiều vật liệu nano vô cơ như oxit, florua, cấu trúc nano gốc silica và tinh thể nano bán dẫn đã được kết hợp với PS hữu cơ hướng tới các ứng dụng RPDT; ngoài ra, các khung kim loại-hữu cơ chứa kim loại nặng và các phân tử PS trong cấu trúc của chúng đã được đề xuất làm tác nhân RPDT. Đáng chú ý, một số công trình đã chứng minh hiệu ứng hiệp đồng quan trọng của việc sử dụng đồng thời RT và PDT, hỗ trợ thêm cho sự phát triển của phương pháp này.
Tác nhân RPDT đa thành phần được nghiên cứu và phát triển bằng cách ghép các ống nano chrysotile (NT) phát sáng với các sắc tố liên hợp được neo trên bề mặt của chúng như một PS cho oxy đơn. Sau khi chiếu xạ bằng bức xạ ion hóa, PS được kích hoạt bằng cách truyền năng lượng cộng hưởng từ NT phát quang. Việc truyền năng lượng tiếp theo đến các phân tử oxy ở trạng thái cơ bản trong môi trường nước thúc đẩy quá trình tạo ra các oxy đơn. Khả năng nhạy cảm với oxy đơn và gây độc tế bào của từng thành phần trong hệ thống đã được so sánh về mặt định lượng để có được các thiết kế tác nhân RDPT hiệu quả nhất. Hệ thống nano được tối ưu hóa cho thấy khả năng đáng chú ý trong việc tăng cường sản xuất oxy đơn trong môi trường nước dưới sự chiếu xạ tia X, thúc đẩy sản xuất lên gần một cấp độ. Hiệu quả của nó như một chất đồng hỗ trợ cho RT đã được thử nghiệm trong ống nghiệm trên dòng tế bào nguyên phát của u nguyên bào thần kinh đệm ở người (U-87), tăng cường gần gấp một bậc độ độc tính tế bào tức thời của bức xạ ion hóa ở các giá trị liều thấp được cung cấp trong liệu pháp điều trị ở người, cũng như tác dụng lâu dài đáng chú ý dẫn đến mất khả năng sinh sản vô tính của các tế bào khối u.
Từ khóa: xạ trị; nano
– CMD –
