En yderst effektiv kirurgisk bandage designet til patienter med hudkræft kunne fremskynde helingsprocessen efter operationen. Forbindingen er udviklet af forskere i Storbritannien og Kina og udnytter også fototermiske effekter for at forhindre tumorer i at dukke op igen.
Fototermisk terapi (PTT) er dukket op som en lovende teknik til behandling af hudkræft. Det går ud på at injicere tumorer med ledende nanomaterialer, der omdanner lys til varme, og derefter belyse dem med specifikke bølgelængder for at dræbe kræftceller. Ved store tumorer skal denne behandling udføres i kombination med kirurgi, så der efterlades sår, der skal behandles med kirurgiske bandager for at forhindre infektion.
For nylig er der blevet foreslået mere avancerede behandlingsmetoder, hvor PTT integreres direkte i de kirurgiske bandager. Håbet er, at disse materialer kan fremme heling i huden og samtidig forhindre tumorer i at dukke op igen efter behandling. De teoretiserede designs for disse bandager er baseret på det fototermiske materiale reduceret grafenoxid (rGO). Dette materiale kan syntetiseres ved at binde iltholdige grupper til enkeltlags grafenplader og derefter udsætte dem for en proces, der reducerer deres iltindhold.
I øjeblikket står denne teknik over for en stor blokering: rGO er giftigt for levende celler, hvilket betyder, at det ikke kan bruges direkte i kirurgiske forbindinger. Før reduktionsprocessen kan grafenoxid gøres mere biokompatibelt ved at kombinere det med biomolekyler som peptider og proteiner. Men for at forbedre dets fototermiske respons skal materialet så udholde en barsk reduktionsproces: udføres i en forseglet reaktor ved temperaturer over 180°C i et miljø med ren ethanol. Samtidig med at materialets grafenoxid reduceres, ødelægger dette også de mere sarte biomolekylære strukturer knyttet til det.
Holdet, ledet af Yuanhao Wu ved University of Nottingham, har nu udviklet en ny teknik, der tillader reduktionsprocessen at ske ved lavere temperaturer. Det involverer en samling af grafenoxidflager, indkapslet i en proteinbiopolymer ved navn "elastin-like recombinamer" (ELR), som er kendt for sin evne til at fremme hudreparation og hele sår. Ved at kontrollere de molekylære interaktioner mellem disse strukturer producerede holdet en flerlags grafenoxidkerne, omgivet af en ELR-skal.
Bagefter udsatte forskerne denne struktur for et desinfektionsmiddel indeholdende 70 % ethanol. Typisk vil denne væske trænge direkte gennem bakterier og virusskallerne. I dette tilfælde passerede det lige gennem ELR-skallen for at interagere med det rene grafenoxid indeni. Dette gjorde det muligt for holdet at udløse reduktionsprocessen ved langt lavere temperaturer på 85°C, mens ELR's struktur blev intakt.
Alt i alt kombinerede den endelige struktur den høje PTT-effektivitet af rGO med evnen til at fremme vævsregenerering. Som en ekstra bonus blev materialet steriliseret gennem dets behandling med ethanol.
Tre-benet fototermisk terapi eliminerer tumorer i mus
Forskerne validerede deres tilgang vha in vivo eksperimenter i mus, der viser, at bandager kunne forhindre tumor-tilbagefald og fremme sårheling efter tumorresektion. Materialet behøvede kun 15 s eksponering for nær-infrarødt lys hver 48. time for at være effektivt.
Wus team håber, at de unikke forbindinger kan føre til praktiske behandlinger efter operationen, som patienter med hudkræft kan levere derhjemme: både fremskynde helingen af deres operationssår og forhindre tumorer i at dukke op igen, når deres hud regenereres.
Undersøgelsen er beskrevet i Avancerede funktionelle materialer.
