Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler Kamilla Nørregaard PhD i biofysik (Kennedy, Bickford et al. 2011)
Motivation: Der findes endnu ikke en endelig/problemfri behandling af kræft Optimal strategi skal være specifik og minimere bivirkninger Fototermisk kræftbehandling: 1. Nanopartikler skal effektivt og lokalt omdanne lys til varme 2. Eksitationslys må ikke absorberes i væv
Lille tumor Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler, Temadag 20. Nov. 2015 Hvorfor er nanomedicin populært for kræftbehandling? - Tumor udvikling Voksende tumor Angiogenese faktorer Metastatisk spredning Adapted from http://medicalart-work.co.uk
Hvorfor er nanomedicin populært for kræftbehandling? - Huller I tumorens blodåre
Hvilken bølgelængde skal man vælge for at undgå at lyset absorberes i væv? Qin and Bischof, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, pp. 1191
Nanopartikler der effektivt omdanner lys til varme Hvis guld nanopartiklen s frie elektroner svinger i takt med lysbølgen opstår der resonans: Lys bølge Guld nanopartikel Elektron sky Ved resonans forstærkes guldet evne til at omdanne lys til varme: Elektron exciteres af resonant lys Lys absorberes Lys reflekteres Omdannes til varme
Resonans kan tunes ved at ændre: 1) Størrelse 2) Form 3) Komposition Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler, Temadag 20. Nov. 2015 Hvad afgør guld nanopartiklers resonans? Sfæriske guld nanopartikler (AuNP) Silica-guld nanoshells (AuNS) Oldenburg et al. Chem. Phys. lett. (1998) 288, pp. 243
Hvordan vekselvirker en enkelt partikel med lys? - In vitro studier
Teoretisk beregning af foto-absorption
Hvor varm bliver en enkelt partikel? -eksperimentielt Assay: Biologisk membran med karakteristisk fase overgang Fase-sensitiv fluorescent molekyle Optisk pincet Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler, Temadag 20. Nov. 2015 2 µm D
Hvor varm bliver en enkelt partikel? -resultater Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler, Temadag 20. Nov. 2015
Hvordan vekselvirker partikler med lys i en tumor? - In vivo studier
Positron emission tomography (PET) imaging - Nuklear billede diagnosticering og behandlingsevaluering i kræft 18 F-FDG (radioisotop@glukose analog) Billede af 18 F-FDG optag i en mus: γ- ray 180 Fordele ved PET (i kræft): 1) Hurtig feedback 2) Info om biologi i tumoren ( 18 F-FDG måler metabolisme) 3) ikke-invasiv
Hvor meget varmer partiklerne I tumor væv? Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler, Temadag 20. Nov. 2015
Hvor meget varmer partiklerne i tumorvæv? Kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler, Temadag 20. Nov. 2015 Motivation: Lav eller ingen metabolisme (dvs. lavt 18 F-FDG optag) er et tegn på celledød! Analyse: Hvor stor en andel af tumoren har et reduceret 18 F-FDG PETsignal?
Thermografisk måling af varmedannelse i tumoren 150 nm AuNS 150 nm AuNP 80 nm AuNP Saline
Konklusion Gulds fysiske egenskaber og biokompabilitet gør dem atraktive som terapi mod kræft Høj og lokal foto-induceret opvarmning Kontrolleret fototermisk kræft behandling: kræver BÅDE nanopartikler OG lys for at skade væv Minimale bivirkninger PET scanning er et effektivt redskab som kan bruges til at skræddersy behandlinger og prediktere behandlingseffekt
Spørgsmål? Optisk Pincet Gruppen, NBI Prof. Lene B. Oddershede Poul Martin Bendix Cluster for Molecular Imaging, PANUM Jesper Tranekjær Jørgensen Prof. Andreas Kjær