Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field med./bio.

[Kohlenstoff-Nanoröhrchen-erhöhte thermische Zerstörung von Krebs-Zellen in einem nicht-invasiven hochfrequenten Feld]

Veröffentlicht in: Cancer 2007; 110 (12): 2654-2665

Ziel der Studie (lt. Autor)

Die Autoren kombinierten ein Hochfrequenz-Feld-erzeugendes System mit einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (SWNTs), die wirksam die Hochfrequenz-Befeldung in Hitze umwandeln können, und sie untersuchten die Wirkung einer solchen Exposition auf drei unterschiedliche Krebs-Zelllinien des Menschen und auf ein in vivo Tier-Modell.

Hintergrund/weitere Details

Kaninchen wurden hepatische VX2-Tumoren zusammen mit einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Kontroll-Lösungen injiziert und anschließend im hochfrequenten Feld behandelt. Die Tumoren wurden 48 h später beprobt, um die Lebensfähigkeit abzuschätzen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 13,56 MHz
thermische Wirkung von Hochfrequenz-Feldern auf funktionalisierte SWNTs
Exposition 2: 13,56 MHz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 oder 2 min
Exposition 3: 13,56 MHz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 min
Tumor-tragendes Tier-Modell in vivo

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 13,56 MHz
Typ
Zusatzinfo thermische Wirkung von Hochfrequenz-Feldern auf funktionalisierte SWNTs
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
  • RF generator
Kammer The RF generator was connected to a high Q coupling system consisting of a transmitting (Tx) and a receiving (Rx) head with adjustable distance mounted on a swivel bracket, allowing the RF field to be oriented horizontally or vertically. A focused electromagnetic field was produced with a useful diameter of 30 cm and with a peak intensity at 7 cm from the central axis of the Tx and Rx heads.
Aufbau Five different concentrations of functionalized single-walled carbon nanotubes (SWNTs, 5 mg/l, 50 mg/l, 125 mg/l, 250 mg/l, and 500 mg/l) were diluted in deionised water and placed in a 1.5-ml circular quartz cuvette located between the Tx and Rx heads (7.5 cm apart). The samples were located at the mid plane of the working volume.
Zusatzinfo Temperature in the SWNT solutions, in solutions without SWNTs, and in water alone were measured continuously before, during, and for 2 minutes after the RF field activation.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 10,1 kV/m Maximum geschätzt - -
elektrische Feldstärke 12,4 kV/m Maximum geschätzt - -
elektrische Feldstärke 14,3 kV/m Maximum geschätzt - -
elektrische Feldstärke 16 kV/m Maximum geschätzt - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 13,56 MHz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 1 oder 2 min
Zusatzinfo menschliche Krebs-Zellen in vitro
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau Cells were placed individually on a Teflon holder between the Tx and Rx heads that were oriented vertically and 7.5 cm apart. Media containing various concentrations of SWNTs, solution without SWNTs, or media alone were added to the cells grown to near confluence.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 14,3 kV/m Maximum geschätzt - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 13,56 MHz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 2 min
Zusatzinfo Tumor-tragendes Tier-Modell in vivo
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau Animals were placed individually on a platform between the Tx and Rx heads that were oriented vertically and 10 cm apart. Each animal was positioned so the hepatic tumour was located at the mid plane of the working volume.
Zusatzinfo An intrahepatic tumour introduced in the rabbits was injected directly with either a solution of SWNTs (500 mg/l) or with a control solution (no SWNTs). A control group obtained an injection of SWNTs but was not treated with RF. A final control group received RF exposure without injection of SWNTs or control solution.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 12,4 kV/m Maximum geschätzt - -

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchtes Organsystem:
Untersuchungszeitpunkt:
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Das Hochfrequenz-Feld induzierte eine wirksame Erhitzung wässriger Lösungen mit einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (siehe Feld 1). Dieses Phänomen wurde genutzt, um eine nicht-invasive, selektive und Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Konzentrations-abhängige thermische Zerstörung von Krebs-Zelllinien in vitro zu erzeugen, die internalisierte (aufgenommene) einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthielten.
Die direkt intra-tumorale Injektion der Kohlenstoff-Nanoröhrchen in vivo, gefolgt von direkter Hochfrequenz-Feld-Behandlung, wurde gut von den Tieren, die hepatische VX2-Tumoren trugen, vertragen. Nach 48 Stunden zeigten alle mit einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen-behandelten Tumoren vollständige Nekrose, wohingegen die Kontroll-Tumoren, die mit Hochfrequenz, aber ohne die Kohlenstoff-Nanoröhrchen behandelt wurden, komplett lebensfähig blieben. Die Tumore, denen die Kohlenstoff-Nanoröhrchen injiziert wurden, aber nicht mit der Hochfrequenz behandelt wurden, blieben ebenfalls lebensfähig.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die auf Krebs-Zellen abzielten, nicht-invasive Hochfrequenz-Feld-Behandlungen erlauben könnten, um eine letale thermische Zerstörung der malignen Zellen zu erzeugen. Jetzt arbeiten die Autoren an der Entwicklung von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die an Substanzen gekoppelt werden, die auf Krebs-Zellen abzielen, um die Aufnahme von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Krebs-Zellen zu verstärken und um die Aufnahme in normale Zellen zu begrenzen.

Studienmerkmale: