Рак возникает из одной единственной клетки. Превращение нормальной клетки в опухолевую — многоступенчатый процесс, обычно от предракового поражения к злокачественным опухолям.
Эти изменения являются результатом взаимодействия между генетическими факторами человека и рядом других категорий внешних агентов, включая химические канцерогены, такие как асбест и компоненты табачного дыма, или биологические канцерогены, такие как инфекции от определенных вирусов, бактерий или паразитов. . По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) рак толстой кишки является третьей по распространенности формой рака, и 60% всех новых случаев рака в мире происходит в Африке, Азии и Центральной Азии. Южная Америка.
Научная группа из Центра исследований наночастиц Института фундаментальных наук (IBS) разработала многофункциональный эндоскоп, который объединяет прозрачную биоэлектронику, такую как лазеры, с тераностическими наночастицами (НЧ) — терапию для тестирования новых лекарств и разработки уникального плана лечения для пациент.Обычным эндоскопам не хватает пространственного разрешения, необходимого для обнаружения и лечения небольших форм рака и других аномалий. Они оснащены гибкой трубкой, оснащенной камерой, линзой и системой доставки света, что обеспечивает маневренность и прямую визуализацию желудочно-кишечного тракта. Однако, несмотря на доказанную полезность современных хирургических эндоскопов, бортовые датчики в сочетании с лечением недоступны из-за макромасштабных размеров традиционной системы, что предотвращает диагностику и терапию микромасштабных опухолей.
Команда, возглавляемая директором Центра исследований нанопатологий профессором Тэхван Хён, продемонстрировала многофункциональную хирургическую эндоскопическую систему для диагностики и лечения кишечных заболеваний, таких как рак толстой кишки. Эта «умная» эндоскопическая система содержит прозрачную биоэлектронику, которая обеспечивает измерение на основе pH в сочетании с радиочастотной абляцией (RFA); медицинская процедура, при которой часть электрической проводимости опухоли удаляется с использованием тепла, генерируемого переменным током средней частоты.
Дополнительные датчики системы для мониторинга механических контактов и отображения температуры обеспечивают точные физиологические возможности обнаружения во время обнаружения и абляции рака. Прозрачность позволяет оптимально интегрировать ряд многофункциональных сенсорных и терапевтических компонентов на наконечник эндоскопа, не закрывая прямой видимости камеры или источника света. Загрузив прозрачную биоэлектронику в камеру эндоскопа, ткань, наблюдаемая через камеру при флюоресцентном картировании и фототерапии, может быть точно согласована с охарактеризованными удаленными тканями с помощью прозрачных устройств.
Система также имеет специально разработанные биосовместимые НЧ с фототерапевтическими и химиотерапевтическими агентами, которые могут доставляться локально и активироваться светом. Согласно докладу команды, эта многофункциональная эндоскопическая система может быть полезна для обнаружения плоских или вдавленных аномальных новообразований.
Синергетические эффекты между прозрачной биоэлектроникой и тераностическими НЧ могут повысить точность обнаружения опухолей и обеспечить лечение.Контролируемые лабораторные эксперименты с живыми организмами, известные как эксперименты in vivo, проводились на мышах. Результаты подчеркнули полезность этой технологии для точного обнаружения, определения границ и быстрой направленной терапии рака толстой кишки или предраковых поражений.
Внутривенную инъекцию наночастиц вводили для активного нацеливания на раковые клетки толстой кишки. Визуализация флуоресцентных красителей, загруженных на эти наночастицы, предоставила оптическую информацию о пространственном распределении раковых клеток.
Эндоскоп позволял лазерному лучу проникать в подозрительные участки, подверженные воздействию НЧ. Эти области легко наблюдались благодаря прозрачности встроенной прозрачной биоэлектроники на камере эндоскопа. Прозрачная биоэлектроника и связанные с ней сенсоры обеспечили дополнительный электрохимический анализ распределения опухоли.
После того, как подозрительный участок ткани будет оптически осмотрен и идентифицирована потенциально злокачественная ткань, их можно лечить несколькими способами.Прямое управление лазерным светом, который доставляется через оптическое волокно и направляется эндоскопом, может решить многие проблемы, связанные с глубиной проникновения света.
Поскольку рак толстой кишки обычно локализуется в поверхностных областях, на систему команды меньше влияет проблема глубины проникновения света по сравнению с другими случаями опухоли.Результаты экспериментов были поразительными. После двухнедельного плана лечения опухоли значительно уменьшились на модели мышей.
Однако, когда опухоли лечили без инъекций НЧ или с использованием химиопрепаратов, объем опухоли увеличивался. В группе комбинированной терапии наблюдалось заметное уменьшение объема опухоли.Многофункциональные эндоскопические системы могут сократить время процедуры и повысить эффективность малоинвазивных хирургических процедур для лечения рака толстой кишки.
Кроме того, эффективная терапия может внести свой вклад в превосходный онкологический и экономический эффект от различных видов рака желудочно-кишечного тракта или предраковых поражений в будущем.