Para peneliti NYU Abu Dhabi telah merekayasa nanopartikel yang diaktifkan cahaya yang dapat menemukan dan menghancurkan tumor sekaligus melindungi jaringan sehat. Pendekatan ini dapat membuka jalan bagi pengobatan kanker yang lebih tepat dan kurang berbahaya.
Sekelompok ilmuwan di NYU Abu Dhabi telah mengembangkan nanoteknologi yang diaktifkan cahaya yang suatu hari nanti dapat membuat pengobatan kanker lebih tepat dan kurang merusak dibandingkan kemoterapi, radiasi, atau pembedahan.
Penelitian, diterbitkan dalam jurnal Laporan Sel Ilmu Fisik, mengembangkan teknik yang dikenal sebagai terapi fototermal, yang menggunakan cahaya untuk menghasilkan panas di dalam tumor dan membunuh sel kanker dari dalam. Alih-alih membanjiri seluruh tubuh dengan obat-obatan beracun atau membombardir area luas dengan radiasi, metode ini bertujuan untuk memfokuskan pengobatan di tempat yang paling dibutuhkan.
Para peneliti merancang nanopartikel kecil, biokompatibel, dan dapat terurai secara hayati yang membawa pewarna khusus yang diaktifkan oleh cahaya inframerah dekat. Ketika partikel-partikel tersebut mencapai tumor dan terpapar cahaya ini, partikel tersebut memanas, merusak jaringan tumor sambil sebagian besar melindungi sel-sel sehat.
Cahaya inframerah dekat dipilih karena dapat menembus lebih dalam ke dalam tubuh daripada cahaya tampak. Itu berarti, pada prinsipnya, cahaya ini dapat mencapai tumor yang tidak berada dekat permukaan kulit, memperluas jangkauan kanker yang mungkin dapat diobati dengan teknologi semacam ini.
Salah satu kendala terbesar dalam terapi fototermal adalah mengantarkan bahan-bahan yang responsif terhadap cahaya ke tempat yang tepat dan menjaganya tetap stabil di dalam tubuh. Banyak agen yang ada saat ini cepat terurai, dikeluarkan dari aliran darah sebelum mencapai tumor, atau kesulitan masuk ke dalam sel kanker.
Untuk mengatasi kendala ini, tim NYU Abu Dhabi membangun nanopartikelnya dari hidroksiapatit, mineral yang secara alami terdapat pada tulang dan gigi. Penggunaan material yang familiar dan ramah bagi tubuh dimaksudkan untuk membantu partikel tersebut terurai dengan aman setelah menyelesaikan tugasnya.
Partikel-partikel tersebut dilapisi dengan lipid dan polimer, yang membantu mereka bersirkulasi lebih lama dalam aliran darah dan menghindari deteksi cepat serta pembuangan oleh sistem kekebalan tubuh. Waktu sirkulasi yang lebih lama tersebut meningkatkan peluang lebih banyak bahan terapeutik mencapai tumor.
Desain ini juga memanfaatkan ciri khas yang dikenal luas pada banyak tumor: tumor cenderung sedikit lebih asam daripada jaringan sehat. Pada permukaan setiap nanopartikel, para peneliti menempelkan peptida, atau protein kecil, yang menjadi aktif dalam lingkungan yang sedikit asam ini. Dalam kondisi tersebut, peptida membantu nanopartikel memasuki sel kanker secara efisien sambil sebagian besar menghindari sel normal.
Dalam percobaan, tim menemukan bahwa nanopartikel tersebut sangat stabil dan secara efektif melindungi muatan pewarnanya agar tidak rusak. Partikel-partikel tersebut terakumulasi secara efisien di dalam tumor, di mana partikel tersebut dapat diaktifkan dengan cahaya inframerah dekat.
Saat diaktifkan, nanopartikel tersebut menghasilkan panas lokal yang cukup kuat untuk menghancurkan jaringan tumor. Pada saat yang sama, nanopartikel tersebut menghasilkan sinyal fluoresen dan termal yang memungkinkan tumor divisualisasikan dan efek pengobatan dipantau secara real-time.
Penulis senior Mazin Magzoub, seorang profesor madya biologi di NYU Abu Dhabi, mencatat bahwa teknologi ini dirancang untuk menggabungkan beberapa kemampuan dalam satu platform.
“Karya ini menggabungkan pengobatan dan pencitraan yang ditargetkan dalam satu sistem yang biokompatibel dan dapat terurai secara hayati,” katanya dalam siaran pers.
Dengan mengintegrasikan diagnosis dan terapi, nanopartikel berfungsi sebagai apa yang sering disebut peneliti sebagai sistem "teranostik": sebuah alat tunggal yang dapat mendeteksi penyakit dan mengobatinya. Dalam praktiknya, hal itu dapat membantu dokter melihat dengan tepat di mana letak tumor, memandu pengobatan berbasis cahaya, dan segera menilai apakah pengobatan tersebut berhasil.
Studi ini juga membahas tantangan utama dalam pengobatan kanker: memberikan agen ampuh langsung ke tumor sambil membatasi efek samping di bagian tubuh lain. Menurut para peneliti, strategi mereka menggunakan material mirip tulang, lapisan pelindung, dan peptida yang diaktifkan oleh keasaman merupakan langkah menuju tujuan tersebut.
Meskipun penelitian ini masih dalam tahap eksperimental, temuan tersebut menyoroti potensi nanopartikel sebagai sistem terintegrasi untuk diagnosis dan terapi kanker. Jika studi lebih lanjut pada hewan dan, pada akhirnya, pada manusia mengkonfirmasi hasil awal, teknologi ini dapat berkontribusi pada generasi baru pengobatan kanker berbasis cahaya yang lebih aman dan lebih efektif daripada banyak pilihan yang ada saat ini.
Secara lebih luas, penelitian ini sesuai dengan upaya yang berkembang di seluruh dunia untuk memanfaatkan nanoteknologi dan material cerdas untuk mempersonalisasi perawatan kanker. Para ilmuwan sedang mengeksplorasi cara untuk menyesuaikan perawatan dengan biologi setiap tumor, mengurangi kerusakan tambahan pada jaringan sehat, dan memberi dokter alat yang lebih baik untuk melihat apa yang terjadi di dalam tubuh saat terapi berlangsung.
Bagi pasien, harapan jangka panjangnya adalah kemajuan tersebut akan menghasilkan pengobatan yang tidak hanya lebih efektif dalam mengendalikan atau menghilangkan kanker, tetapi juga lebih mudah ditoleransi dan lebih sesuai dengan kehidupan sehari-hari.
Sumber: NYU Abu Dhabi