Các hạt nano vàng bám trên bề mặt tế bào ung thư. Ảnh: D. S. Wagner.
Khi bác sĩ thực hiện phẫu thuật trên bệnh nhân ung thư, họ sẽ cố gắng hết sức để loại bỏ tất cả các tế bào ung thư, bởi vì bất kỳ tế bào ung thư nào còn sót lại đều có thể phát triển thành khối u mới hoặc di căn khắp cơ thể, theo Science.
Sau phẫu thuật, bệnh nhân thường được điều trị bằng xạ trị hoặc hóa trị liệu để tăng cơ hội loại bỏ tế bào ung thư còn sót lại. Nhưng cách điều trị này không chỉ tiêu diệt tế bào ung thư mà còn gây tổn hại đến những tế bào khỏe mạnh, làm suy giảm sức khỏe bệnh nhân.
Trong nghiên cứu công bố hôm 15/2 trên tạp chí Nature Nanotechnology, nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice, Mỹ, đã chứng minh hạt nano vàng có thể tiêu diệt tế bào ung thư sót lại sau phẫu thuật.Khối u ung thư thường có các mạch máu rò rỉ. Khi hạt nano vàng được tiêm vào mạch máu, chúng có xu hướng thấm qua các lỗ mạch rò rỉ này và tụ xung quanh khối u. Những tế bào ung thư khi phát triển thường "nuốt" các hạt nano.
Sau khi lọt vào bên trong tế bào ung thư, các hạt nano này đóng vai trò như con ngựa thành Troy. Khi các nhà nghiên cứu cho các nguyên tử vàng tương tác với ánh sáng laser hồng ngoại, một loại sóng điện từ có thể đi xuyên qua các mô, hạt nano sẽ bị nóng lên và đốt cháy các tế bào ung thư.
Tuy nhiên, cách làm này có hai vấn đề. Đầu tiên, một số hạt nano vàng có thể bám vào tế bào bình thường, do đó, quá trình đốt nhiệt bằng laser có thể làm hư hại cả mô khỏe mạnh. Đồng thời, tia laser dùng để đốt nóng hạt nano vàng sử dụng ánh sáng hồng ngoại liên tục.
Điều này khiến nhiệt từ ánh sáng hồng ngoại lan truyền qua tế bào ung thư tới cả các mô bình thường. Trong trường hợp khối u phát triển ở khu vực quan trọng như gần dây thần kinh hoặc động mạch, mọi ảnh hưởng lên mô khỏe mạnh đều có thể dẫn tới suy nhược cơ thể.
Để khoanh vùng khu vực điều trị chính xác hơn, các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice và công ty công nghệ y tế Masimo Corporation đã tìm cách thay đổi phương pháp tiếp cận hạt nano. Theo Dmitri Lapotko, một thành viên trong nhóm nghiên cứu, họ bắt đầu thí nghiệm với những con chuột bị ung thư biểu mô tế bào vảy.
Nhóm nghiên cứu gắn hạt nano vàng vào các kháng thể protein miễn dịch. Kháng thể protein sẽ tiếp xúc với thụ thể trên bề mặt tế bào vảy, cho phép hạt nano vàng bám vào xung quanh các tế bào ung thư một cánh nhanh chóng.
Khi đó, thay vì đốt nóng liên tục bằng tia laser, các nhà khoa học chỉ cần dùng tia laser dạng xung siêu ngắn để đốt nóng tế bào ung thư. Laser hồng ngoại xung siêu ngắn có năng lượng thấp, không gây hại cho các tế bào khỏe mạnh.
Phương pháp này ngăn cản sức nóng lan sang các mô khỏe xung quanh tế bào ung thư, đồng thời sinh ra nhiệt độ cao hơn ở nơi có hạt nano vàng tập trung thành cụm lớn. Nhiệt độ cao làm bốc hơi các phân tử nước gần đó, tạo ra bong bóng siêu nhỏ. Những bong bóng này nhanh chóng lan rộng và nổ tung, phá vỡ các tế bào ung thư.
Theo Lapotko, điểm mấu chốt là các cụm hạt nano vàng tạo ra bong bóng siêu nhỏ trong các tế bào ung thư mà không phải tế bào thường.
Hiện nay, kỹ thuật này mới được thử nghiệm trên chuột nhưng các nhà nghiên cứu đã lên phương án thử nghiệm lâm sàng trong hai năm tới. Nếu thành công, kỹ thuật sẽ giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ chữa khỏi ung thư cho bệnh nhân, đặc biệt trong trường hợp không thể phẫu thuật cắt bỏ toàn bộ khối u.
