27 Sep 2018 Gakken Editorial

Photothermia: Melawan Tumor dengan Emas

Emas yang selama ini dikenal dari nilai ekonominya, ternyata menyimpan keunggulan lain di bidang kesehatan dan kedokteran. Emas dalam bentuk nanopartikel, mampu bermanfaat untuk melawan tumor. Benda luar biasa ini adalah alasan di balik penggunaannya untuk terapi kanker jenis baru. Gagasan ini dapat menghancurkan tumor dengan photothermia—dengan kata lain, memanaskan tumor dengan nanopartikel emas yang dipaparkan pada cahaya.

Membasmi tumor atau kanker dengan cara memanaskannya, setidaknya memperhatikan tiga hal: tingkat tumor yang harus akurat, mekanisme yang tepat untuk menghasilkan panas, dan pengukur suhu yang sangat presisi. Nanopartikel emas melakukannya dengan cukup baik untuk mencapai dua yang pertama. Bagian ketiga—Pengukur suhu yang presisi—belum tercapai selama beberapa waktu. Tapi, sekarang tampaknya nanopartikel emas dapat memberikan tiga hal tersebut secara penuh.

Dalam skala nanometrik—sepersejuta meter—emas memiliki sifat luar biasa lainnya. Pada skala ini, partikel emas dapat memiliki berbagai macam warna tergantung bentuk dan ukurannya. Emas telah digunakan sejak zaman kuno untuk memberi warna pada kaca dan gerabah. Misalnya, rona rubi yang sangat kuat. Ketika cahaya menerangi nano-partikel emas, elektron konduksi logam tertarik oleh gelombang cahaya dan mulai berosilasi. Osilasi ini sangat kuat untuk warna tertentu dalam spektrum cahaya. Inilah yang disebut resonansi.

Dengan mengubah bentuk atau ukuran dari nanopartikel, maka memungkinkan untuk dapat memilih frekuensi resonansi yang memiliki interaksi terkuat dengan cahaya. Nanopartikel tersebut kemudian menunjukkan reaksi seperti antena kecil yang sangat efektif dan, meski sangat kecil dan tipis, dapat memberikan warna-warna cerah pada kaca patri.

Cara nanopartikel bersinar juga dapat berisi informasi tentang suhu. Menyempurnakan perawatan, kemudian mengekstraksi informasi suhu tersebut.

Ketika sinar laser mengenai logam, elektron yang bebas bergerak mengejar medan listrik cahaya. Jadi, ketika medan listrik cahaya mengubah amplitudo dan vektor, elektron merasakan kekuatan medan dan didorong maju mundur.

Dalam nanopartikel, elektron tidak memiliki banyak ruang untuk bergerak. Jadi ketika cahaya mendorong elektron, elektron hanya dapat mengalir dari satu ujung nanopartikel ke ujung lainnya. Ini sangat mirip dengan air dalam wadah. Kocok wadah pada frekuensi yang tepat dan gelombang air akan menumpuk sampai tumpah. Ini karena wadah terguncang oleh frekuensi resonansi dari ombak yang mengalir di dalamnya. Hal yang sama berlaku untuk nanopartikel emas: menyinari cahaya warna yang tepat pada partikel, dan elektron akan didorong pada resonansi yang disebut resonansi permukaan plasmon.

Kekuatan osilasi ini adalah apa yang membuat emas nanopartikel bersinar begitu terang: mereka memegang sejumlah besar elektron yang mempercepat bolak-balik, memancarkan energi sebagai foton. Nanopartikel tidak bercahaya secara eksklusif dengan warna yang sama dengan sinar laser yang kita gunakan. Sejumlah besar cahaya memiliki warna yang lebih merah, dan sejumlah kecil memiliki warna yang lebih biru.

Schematic-illustration-of-gold-nanoparticle-photothermal-therapy-in-cancer-cell-models-300x210.pngIlustrasi dari skema nanopartikel emas dalam proses photothermia (Engineered gold nanoparticles for photothermal cancer therapy and bacteria killing-Alireza Gharatape)

 

Kecenderungan tumor untuk mengumpulkan nanopartikel emas menghasilkan penanda yang bagus yang dapat digunakan untuk menggambarkan kanker. Misalnya, nanopartikel emas akan bersinar sangat terang ketika disinari, biasanya, lampu berwarna merah. Cahaya ini dapat dicitrakan, bahkan jika tumor cukup dalam di tubuh. Atau, nanopartikel emas dapat dilekatkan ke agen kontras yang dirancang untuk muncul dalam pemindai MRI. Bahkan pencitraan X-ray dapat digunakan.

Di bawah paparan cahaya, nanopartikel emas memanas dan “mematangkan” tumor, sehingga menghancurkan sel-sel kanker di dekatnya. Penelitian yang mendalam menggunakan hewan dengan kanker otak, prostat, dan pankreas sebagai modelnya telah dilakukan. Uji klinis juga dilakukan di AS pada pasien yang dirawat karena kanker kepala dan leher yang resisten terhadap pengobatan, dan kanker paru-paru dan prostat menggunakan terapi AuroLase (Nanospectra Bioscience).

Kemungkinan lainnya, nanopartikel juga dapat digunakan bukan hanya sebagai senjata untuk melawan tumor tetapi sebagai alat transportasi (disebut juga vektor) untuk mengantarkan molekul—misalnya, obat—ke tujuan mereka. Teknik ini membutuhkan lebih sedikit pemanasan. Penggunaan vektor seharusnya mengurangi racun dari perawatan dengan menargetkan sel-sel kanker dengan lebih baik.

Photothermia nanopartikel emas adalah terapi baru dalam pengobatan kanker. Ini sudah digunakan secara eksperimental pada pasien dengan beberapa kanker yang spesifik, meskipun banyak penelitian masih diperlukan sebelum dapat diadopsi lebih luas. Pada masa depan, teknik ini harus menargetkan tumor secara lebih efektif dan eksklusif. Dengan berkembangnya penelitian, terapi ini akan tersedia di samping perawatan yang ada seperti radioterapi dan kemoterapi, dalam waktu beberapa tahun mendatang.

Sumber: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3473940/ dan https://www.researchgate.net/publication/309622792_Engineered_gold_nanoparticles_for_photothermal_cancer_therapy_and_bacteria_killing

 

Berita Tumor dan Keganasan Riset dan Terobosan


27 Sep 2018 Gakken Editorial