«Радиочувствительность — это то, что делает материал полезным для биомедицинских применений, а способность настраивать механические свойства снижает вероятность его отторжения окружающими тканями в организме», — говорит Нора Берг, доктор философии. студент NC State и ведущий автор статьи с описанием работы.Материал представляет собой композит из биологического геля, состоящего из белков и оксигидроксида галлия (GaOOH), который является полупроводниковым материалом. В частности, GaOOH диспергирован в биологическом геле в форме кристаллов диаметром 200-300 нанометров и длиной приблизительно один микрон или микрометр.«Когда композит подвергается воздействию излучения с длиной волны, которая может использоваться в клинических условиях, GaOOH реагирует нагреванием и испусканием света», — говорит Берг.
«Такая реакция на радиацию делает его привлекательным для использования в некоторых терапевтических целях», — говорит Албена Иванишевич, автор статьи и профессор материаловедения и инженерии в NC State. «Радиочувствительный ответ может помочь генерировать активные формы кислорода, такие как перекись, которые можно использовать для уничтожения клеток. Таким образом, этот материал может иметь значение для нацеливания на локализованные участки рака».Механические свойства композита можно регулировать, регулируя концентрацию GaOOH; регулировка количества GaOOH изменяет структуру геля, что влияет на его жесткость.
Механические свойства были исследованы в сотрудничестве с исследовательской группой Саада Хана в Департаменте химической и биомолекулярной инженерии штата Северная Каролина.Чтобы определить, как композит может взаимодействовать с клетками, исследователи провели экспериментальное исследование. Во-первых, исследователи вырастили мышиные клетки соединительной ткани — фибробласты — на поверхности составных образцов.
Затем они работали с исследователями из Колледжа ветеринарной медицины штата Северная Каролина, чтобы подвергнуть образцы, покрытые клетками, воздействию различного количества клинически значимого излучения.Исследователи обнаружили, что более высокие дозы радиации увеличивают гибель клеток, но также и более высокие концентрации GaOOH.«Это означает, что вы можете увеличить концентрацию GaOOH в композите, чтобы вызвать гибель клеток на целевых участках, используя при этом меньше радиации», — говорит Иванишевич.Теперь исследователи планируют оценить, как композит работает с другими типами клеток, такими как нейрональные клетки, которые более устойчивы к радиации.
«Композит относительно недорог и прост в изготовлении, и его можно увеличить в масштабе», — говорит Иванишевич. «Важно отметить, что, хотя это имеет практическое применение, это фундаментальная работа — мы все еще находимся на стадии тестирования in vitro. Впереди много работы, прежде чем это станет жизнеспособным для клинического использования».