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La física cuántica ayuda a muerte celular de célula cancerosa del gatillo

La muerte celular de célula cancerosa se acciona en el plazo de tres días en que las radiografías se brillan sobre el tejido del tumor que contiene nanoparticles yodo-que llevan. El yodo libera los electrones que rompen la DNA del tumor, llevando a la muerte celular. Las conclusión, por los científicos en el instituto de universidad de Kyoto para las ciencias integradas del Célula-Material (iCeMS) y los colegas en Japón y los E.E.U.U., fueron publicadas en los partes científicos del gorrón.

“Exponer un metal a la luz lleva a la baja de electrones, un fenómeno llamado el efecto fotoeléctrico. Una explicación de este fenómeno de Albert Einstein anunció en 1905 el nacimiento de la física cuántica,” dice al biólogo molecular Fuyuhiko Tamanoi del iCeMS, que llevó el estudio. “Nuestra investigación proporciona las pruebas que sugieren que sea posible reproducir este efecto dentro de las células cancerosas.”

Un prolongado problema con radioterapia del cáncer es que no es efectivo en el centro de tumores donde están bajo los niveles del oxígeno debido a la falta de vasos sanguíneos que penetran profundamente en el tejido. La irradiación de la radiografía necesita el oxígeno generar el oxígeno reactivo DNA-perjudicial cuando los rayos pegan las moléculas dentro de la célula.

Tamanoi, así como Kotaro Matsumoto y colegas ha estado intentando vencer esta entrega encontrando maneras más directas de dañar la DNA del cáncer. En trabajo anterior, mostraron que los nanoparticles gadolinio-cargados podrían matar a las células cancerosas cuando estaban irradiados con 50,25 voltios del kiloelectron de radiografías sincrotrón-generadas.

En el estudio actual, diseñaron nanoparticles porosos, yodo-que llevaban del organosilica. El yodo es más barato que gadolinio y libera electrones en los niveles de una energía más inferior.

Los investigadores dispersaron sus nanoparticles a través de los esferoides del tumor, tejido 3D que contenía a las células cancerosas múltiples. La irradiación de los esferoides por 30 minutos con 33,2 keV de radiografías llevó a su destrucción completa en el plazo de tres días. Sistemáticamente cambiando niveles de energía, podían demostrar que el efecto óptimo de la destrucción del tumor ocurre con la radiografía de 33,2 keV.

Otros análisis mostraron que los nanoparticles fueron tomados por las células del tumor, localizando apenas fuera de sus núcleos. El brillo apenas de la cantidad correcta de energía de la radiografía sobre el tejido incitó el yodo para liberar los electrones, que entonces causaron interruptores del doble-cabo en la DNA nuclear, accionando muerte celular.

Nuestro estudio representa un ejemplo importante de emplear un fenómeno de la física cuántica dentro de una célula cancerosa. Aparece que una nube de electrones de poca energía está generada cerca de la DNA, causando los interruptores del cabo doble que son difíciles de reparar, llevando eventual a la muerte celular programada.”

Kotaro Matsumoto

Las personas después quieren entender cómo los electrones se liberan de los átomos del yodo cuando se exponen a las radiografías. También están trabajando en la colocación del yodo en la DNA bastante que cerca de ella para aumentar eficacia, y para probar los nanoparticles en modelos del ratón del cáncer.

Source:
Journal reference:

Higashi, Y., et al. (2021) Iodine containing porous organosilica nanoparticles trigger tumor spheroids destruction upon monochromatic X-ray irradiation: DNA breaks and K-edge energy X-ray. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-021-93429-9.