Anzeige
They have developed the first hollow gold nanospheres — smaller than the finest flecks of dust — that search out and “cook” cancer cells. The cancer-destroying nanospheres show particular promise as a minimally invasive future treatment for malignant melanoma, the most serious form of skin cancer, the researchers say. Melanoma now causes more than 8,000 deaths annually in the United States alone and is on the increase globally.
The topic of a report presented here today at the American Chemical Society’s 237th National Meeting, the hollow gold nanospheres are equipped with a special “peptide.” That protein fragment draws the nanospheres directly to melanoma cells, while avoiding healthy skin cells. After collecting inside the cancer, the nanospheres heat up when exposed to near-infrared light, which penetrates deeply through the surface of the skin. In recent studies in mice, the hollow gold nanospheres did eight times more damage to skin tumors than the same nanospheres without the targeting peptides, the researchers say.
“This technique is very promising and exciting,” explains study co-author Jin Zhang, Ph.D., a professor of chemistry and biochemistry at the University of California in Santa Cruz. “It’s basically like putting a cancer cell in hot water and boiling it to death. The more heat the metal nanospheres generate, the better.”
This form of cancer therapy is actually a variation of photothermal ablation, also known as photoablation therapy (PAT), a technique in which doctors use light to burn tumors. Since the technique can destroy healthy skin cells, doctors must carefully control the duration and intensity of treatment.
Researchers now know that PATs can be greatly enhanced by applying a light absorbing material, such as metal nanoparticles, to the tumor. Although researchers have developed various types of metal nanoparticles to help improve this technique, many materials show poor penetration into cancer cells and limited heat carrying-capacities. These particles include solid gold nanoparticles and nanorods that lack the desired combination of spherical shape and strong near-infrared light absorption for effective PAT, scientists say.
To develop more effective cancer-burning materials, Zhang and colleagues focused on hollow gold nanospheres — each about 1/50,000th the width of a single human hair. Previous studies by others suggest that gold “nanoshells” have the potential for strong near-infrared light absorption. However, scientists have been largely unable to produce them successfully in the lab, Zhang notes.
After years of research toward this goal, Zhang announced in 2006 that he had finally developed a nanoshell or hollow nanosphere with the “right stuff” for cancer therapy: Gold spheres with an optimal light absorption capacity in the near-infrared region, small size, and spherical shape, perfect for penetrating cancer cells and burning them up.
“Previously developed nanostructures such as nanorods were like chopsticks on the nanoscale,” Zhang says. “They can go through the cell membrane, but only at certain angles. Our spheres allow a smoother, more efficient flow through the membranes.”
The gold nanoshells, which are nearly perfect spheres, range in size from 30 to 50 nanometers — thousands of times smaller than the width of a human hair. The shells are also much smaller than other nanoparticles previously designed for photoablation therapy, he says. Another advantages is that gold is also safer and has fewer side effects in the body than other metal nanoparticles, Zhang notes.
In collaboration with Chun Li, Ph.D., a professor at the University of Texas M.D. Anderson Cancer Center in Houston, Zhang and his associates equipped the nanospheres with a peptide to a protein receptor that is abundant in melanoma cells, giving the nanospheres the ability to target and destroy skin cancer. In tests using mice, the resulting nanospheres were found to be significantly more effective than solid gold nanoparticles due to much stronger near infrared-light absorption of the hollow nanospheres, the researchers say.
The next step is to try the nanospheres in humans, Zhang says. This requires extensive preclinical toxicity studies. The mice study is the first step, and there is a long way to go before it can be put into clinical practice, Li says.
The U.S. Department of Defense and the National Science Foundation funded the research in Zhang’s lab while the National Institutes of Health funded the work in Dr. Li’s lab.
The American Chemical Society is a nonprofit organization chartered by the U.S. Congress. With more than 154,000 members, ACS is the world’s largest scientific society and a global leader in providing access to chemistry-related research through its multiple databases, peer-reviewed journals and scientific conferences. Its main offices are in Washington, D.C., and Columbus, Ohio.
Michael Bernstein | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.acs.org
Weitere Berichte zu: Cancer > cancer cells > cancer therapy > Cells > Chemical > gold nanoparticle > infrared light > malignant melanoma > marvels of nanotechnology > melanoma cells > nanoparticles > Nanoshells > near-infrared light > photoablation therapy > skin cancer > skin cell > Special Gold Nanoparticles > strong near-infrared light absorption
Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center
Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.
„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...
Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen
Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.
Jetzt ...
Anzeige
Anzeige

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik
Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen
23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Nea Kameni volcano movement captured by Envisat
23.05.2012 | Geowissenschaften
Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Exklusive Kontakte beim Investforum
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten