Ljus från nanotråd kan döda cancercell

Kishwar Sultana, avdelningen för fysikalisk elektronik och nanoteknologi, visar i sin avhandling att nanotrådar av zinkoxid kan döda en cell genom ett litet tillskott av ljus.

Nanostrukturer av zinkoxid har en mängd goda egenskaper som gör dem lämpliga för tillverkning av vita lysdioder och för nya typer av heltäckande belysningar, eller som biosensorer som kan undersöka kroppens celler. Zinkoxiden har ytterligare en egenskap, som gör den möjlig att använda för rent medicinska ändamål, den är fototoxisk. Under inverkan av ljus kan zinkoxiden skada och döda celler. Kishwar Sultana har i sin avhandling undersökt om det var möjligt att på ett kontrollerbart sätt få en cell att gå i apoptos, vilket innebär att cellen dör.
Svaret blev ja.

Hur processen exakt ser ut inne i cellen är inte fullt klarlagt, men i korthet för man, med hjälp av en pipett, in nanotrådar av zinkoxid i närheten av cellens mitokondrier. Det är mitokondrierna som bland annat förser cellen med livsviktigt energi.

Genom att växa nanotrådarna under bestämda förhållanden släpper zinkoxiden ifrån sig ljus, med våglängden 630 nm, när den utsätts för en liten puls av UV-ljus. När ljuset lämnar nanotråden sker en interaktion mellan syremolekylerna i cellen, nanotråden och fotonen som innebär att syremolekylen exciteras till så kallat singlettsyre – en mycket reaktiv form av syre.

På detta sätt stör man den livsviktiga haem bio-syntesen i mitokondrien. Man kan säga att singlettsyret förgiftar mitokondrien så att den dör, och därmed dör även cellen.

Kishwar Sultana, som disputerade i slutet av oktober, på avdelningen för fysikalisk elektronik och nanoteknologi, Campus Norrköping, har i sin avhandling både tagit fram den lämpliga ljuskällan av nanotrådar och studerat den fototoxiska processen, hon har påvisat att det sker en produktion av exciterat singlettsyre och att såväl mitokondrien som cellen dör. Men vägen från att döda enstaka celler i laboratorium till att skapa en effektiv behandling av cancer är lång.

- Det är enkelt att med ett mikroskop hitta infärgade mitokondrier och det fantastiska är att man genom att föra in en pipett i cellen kan hantera nanoteknik med händerna och se vad man gör. Det här är ett första steg, och vi har nu fått ett vetenskapligt verktyg för att se vad som händer i cellen, säger forskargruppens ledare, professor Magnus Willander.

Avhandlingen Device Fabrication and Photosensitizing Role of ZnO Nanostructures in Photodynamic Therapy of Cancer, Kishwar Sultana, Institutionen för naturvetenskap och teknik, Linköpings universitet, Campus Norrköping, 2011.

Relaterad forskning, avhandlingar under 2011
Sensorn som hittar det skadliga kolesterolet
Elektrokemisk sensor spanar in i cellen
Lysdioder i zinkoxid ger perfekt vitt ljus

Monica Westman Svenselius 2011-11-15