A bőrrákos betegek számára tervezett, rendkívül hatékony sebészeti kötszer felgyorsíthatja a műtét utáni gyógyulási folyamatot. A brit és kínai kutatók által kifejlesztett kötszer a fototermikus hatásokat is kihasználja, hogy megakadályozza a daganatok újbóli megjelenését.
A fototermikus terápia (PTT) ígéretes technikává vált a bőrrák kezelésében. Ez magában foglalja a daganatokba fecskendezését vezető nanoanyagokkal, amelyek a fényt hővé alakítják, majd meghatározott hullámhosszal megvilágítják őket a rákos sejtek elpusztítása érdekében. Nagy daganatok esetén ezt a kezelést műtéttel kombinálva kell végezni, és a sebeket sebészeti kötszerrel kell kezelni a fertőzés megelőzése érdekében.
Az utóbbi időben fejlettebb kezelési módszereket javasoltak, amelyekben a PTT-t közvetlenül a sebészeti kötszerekbe integrálják. A remény az, hogy ezek az anyagok elősegíthetik a bőr gyógyulását, miközben megakadályozzák a daganatok újbóli megjelenését a kezelés után. Az ilyen kötszerek elméleti tervei a fototermikus anyagból, a redukált grafén-oxidon (rGO) alapulnak. Ezt az anyagot úgy lehet szintetizálni, hogy oxigéntartalmú csoportokat kötnek egyrétegű grafénlapokhoz, majd olyan eljárásnak vetik alá őket, amely csökkenti az oxigéntartalmukat.
Jelenleg ez a technika komoly akadály előtt áll: az rGO mérgező az élő sejtekre, vagyis nem használható közvetlenül sebészeti kötszerekben. A redukciós folyamat előtt a grafén-oxid biokompatibilisebbé tehető, ha biomolekulákkal, például peptidekkel és fehérjékkel kombinálják. A fototermikus reakció fokozása érdekében azonban az anyagnak kemény redukciós folyamatot kell elviselnie: lezárt reaktorban, 180 °C-ot meghaladó hőmérsékleten, tiszta etanolos környezetben. Miközben redukálja az anyag grafén-oxidját, ez a hozzá kapcsolódó finomabb biomolekuláris struktúrákat is tönkreteszi.
A csapat vezetésével Yuanhao Wu a Nottinghami Egyetemen most kifejlesztett egy új technikát, amely lehetővé teszi, hogy a redukciós folyamat alacsonyabb hőmérsékleten menjen végbe. Ez magában foglalja a grafén-oxid pelyhek összeállítását, amelyek egy „elasztinszerű rekombinamer” (ELR) elnevezésű fehérje biopolimerbe vannak bevonva, és amely a bőr helyreállítását és a sebek gyógyulását elősegítő képességéről ismert. A struktúrák közötti molekuláris kölcsönhatások szabályozásával a csapat egy többrétegű grafén-oxid magot állított elő, amelyet ELR-héjjal vettek körül.
Ezt követően a kutatók ezt a szerkezetet 70% etanolt tartalmazó fertőtlenítőszerrel kezelték. Ez a folyadék jellemzően egyenesen áthatol a baktériumokon és a vírusok fehérjehéján. Ebben az esetben egyenesen áthaladt az ELR héjon, hogy kölcsönhatásba lépjen a benne lévő tiszta grafén-oxiddal. Ez lehetővé tette a csapat számára, hogy a redukciós folyamatot sokkal alacsonyabb, 85 °C-os hőmérsékleten indítsa el, miközben az ELR szerkezete érintetlen maradt.
Összességében a végső szerkezet egyesítette az rGO magas PTT hatékonyságát a szöveti regenerációt elősegítő képességgel. További bónuszként az anyagot etanolos kezeléssel sterilizálták.
A háromágú fototermikus terápia megszünteti a daganatokat egerekben
A kutatók módszerüket a segítségével validálták in vivo egereken végzett kísérletek, bizonyítva, hogy a kötszerek megakadályozhatják a daganat kiújulását és elősegíthetik a sebgyógyulást a tumor reszekciója után. Az anyagot csak 15 másodpercig kellett közel infravörös fénynek kitenni 48 óránként, hogy hatékony legyen.
Wu csapata reméli, hogy az egyedülálló kötszerek olyan gyakorlati műtétek utáni kezelésekhez vezethetnek, amelyeket a bőrrákos betegek otthon is végezhetnek: felgyorsítják a műtéti sebek gyógyulását, és megakadályozzák a daganatok újbóli megjelenését a bőr regenerációja során.
A tanulmány leírása a Fejlett funkcionális anyagok.
