Distribución o aumento de la radioterapia
Aproximadamente la mitad de los pacientes con cáncer reciben algún tipo de radioterapia a lo largo de su tratamiento. La radioterapia utiliza radiaciones de alta energía para reducir el tamaño de los tumores y eliminar las células cancerosas. La radioterapia mata las células cancerosas dañando su ADN e induciendo la apoptosis celular. La radioterapia puede dañar el ADN directamente o crear partículas cargadas (átomos con un número impar o no apareado de electrones) dentro de las células que, a su vez, pueden dañar el ADN. La mayoría de los tipos de radiación utilizados para el tratamiento del cáncer utilizan rayos X, rayos gamma y partículas cargadas. Como tales, son intrínsecamente tóxicos para todas las células, no sólo para las cancerosas, y se administran en dosis que sean lo más eficaces posible sin que sean demasiado perjudiciales para el organismo o mortales. Debido a este compromiso entre la eficacia y la seguridad en relación con el tipo de tumor, la localización y el estadio, a menudo la eficacia del tratamiento debe permanecer en niveles reducidos para no ser excesivamente tóxica para el tejido circundante o los órganos cercanos a la masa tumoral.
La investigación específica de la nanotecnología se ha centrado en la radioterapia como una modalidad de tratamiento que podría beneficiarse en gran medida de las propiedades de los materiales a nanoescala y del aumento de la acumulación en los tumores. Los principales mecanismos en los que se basan estas plataformas a nanoescala son la mejora del efecto de la radioterapia, el aumento de la terapia, y/o nuevas modalidades de radiación electromagnética aplicadas externamente. Más concretamente, la mayoría de estas plataformas nanotecnológicas se basan en la interacción entre los rayos X y las nanopartículas debido a las propiedades inherentes a nivel atómico de los materiales utilizados. Entre ellos se encuentran las nanopartículas de alto número atómico Z que potencian los efectos Compton y fotoeléctricos de la radioterapia convencional. En esencia, aumentan la eficacia manteniendo la dosis de radioterapia actual y su consiguiente toxicidad para el tejido circundante. Otras plataformas utilizan nanopartículas liberadoras de fármacos activadas por rayos X que administran el fármaco localmente en el lugar del tumor o para sensibilizar las células cancerosas a la radioterapia en combinación con el fármaco.
Otro tipo de terapia que se basa en la radiación electromagnética externa es la terapia fotodinámica (TFD). Se trata de un procedimiento anticanceroso eficaz para tumores superficiales que se basa en la localización en el tumor de un fotosensibilizador seguido de la activación de la luz para generar especies reactivas de oxígeno (ROS) citotóxicas. Para ello se están investigando varias plataformas de nanomateriales. A menudo están formados por un núcleo de alta Z dopado con lantánido o hafnio y, una vez inyectados, pueden irradiarse externamente con rayos X para que el núcleo de las nanopartículas emita los fotones de luz visible localmente en el lugar del tumor. La emisión de fotones de las partículas activa posteriormente un fotosensibilizador local o unido a la nanopartícula para generar oxígeno singlete (1O2) ROS para la destrucción del tumor. Además, estas nanopartículas pueden utilizarse tanto para la TFD que genera ROS como para la radioterapia mejorada a través del núcleo de alta Z. Aunque muchas de estas plataformas se están estudiando inicialmente in vivo mediante inyección intratumoral en zonas tumorales superficiales, algunas se están probando para su administración mediante inyección sistémica en tumores de tejidos profundos. Los principales beneficios para el paciente serían la administración local de la TFD a objetivos tumorales de tejido profundo, una terapia alternativa para las células cancerosas que se han vuelto resistentes a la radioterapia, y la reducción de la toxicidad (por ejemplo, la sensibilidad a la luz) común a la TFD tradicional. Por último, otras plataformas utilizan una forma de radiación Cherenkov con un fin similar, de emisión local de fotones para utilizarla como desencadenante de la TFD local. También pueden utilizarse para objetivos de tejidos profundos.