Sädehoidon antaminen tai lisääminen
Noin puolet kaikista syöpäpotilaista saa jonkinlaista sädehoitoa hoidon aikana. Sädehoidossa käytetään korkeaenergistä säteilyä kasvainten kutistamiseksi ja syöpäsolujen tappamiseksi. Sädehoito tappaa syöpäsoluja vahingoittamalla niiden DNA:ta indusoimalla solujen apoptoosin. Sädehoito voi joko vaurioittaa DNA:ta suoraan tai luoda soluihin varattuja hiukkasia (atomeja, joilla on pariton tai parittamaton määrä elektroneja), jotka puolestaan voivat vaurioittaa DNA:ta. Useimmissa syövän hoidossa käytetyissä säteilytyypeissä käytetään röntgensäteitä, gammasäteitä ja varattuja hiukkasia. Sellaisina ne ovat luonnostaan myrkyllisiä kaikille soluille, eivät vain syöpäsoluille, ja niitä annetaan annoksina, jotka ovat mahdollisimman tehokkaita, mutta eivät liian haitallisia elimistölle tai kuolemaan johtavia. Tämän tehon ja turvallisuuden välisen kompromissin vuoksi suhteessa kasvaintyyppiin, -sijaintiin ja -vaiheeseen hoidon tehon on usein pysyttävä alennetuilla tasoilla, jotta se ei olisi liian myrkyllistä ympäröivälle kudokselle tai elimille kasvainmassan lähellä.
Nanotekniikkakohtaisessa tutkimuksessa on keskitytty sädehoitoon hoitomuotona, joka voisi suuresti hyötyä nanokokoisten materiaalien ominaisuuksista ja lisääntyneestä kasvainten kasvainkertymästä. Ensisijaiset mekanismit, joihin nämä nanokokoiset alustat tukeutuvat, ovat joko sädehoidon vaikutuksen tehostaminen, hoidon lisääminen ja/tai uudet ulkoisesti sovellettavat sähkömagneettiset säteilymodaliteetit. Tarkemmin sanottuna useimmat näistä nanoteknologia-alustoista perustuvat röntgensäteilyn ja nanohiukkasten väliseen vuorovaikutukseen, joka johtuu käytettyjen materiaalien luontaisista atomitason ominaisuuksista. Näihin kuuluvat korkean Z-atomiluvun nanohiukkaset, jotka tehostavat perinteisen sädehoidon Compton- ja valosähköisiä vaikutuksia. Pohjimmiltaan ne lisäävät tehoa säilyttäen samalla nykyisen sädehoitoannoksen ja sen aiheuttaman myrkyllisyyden ympäröivälle kudokselle. Muissa alustoissa käytetään röntgensäteilyä laukaisevia lääkeaineita vapauttavia nanohiukkasia, jotka levittävät lääkettä paikallisesti kasvainkohtaan tai herkistävät syöpäsoluja sädehoidolle yhdessä lääkkeen kanssa.
Toinen hoitomuoto, joka perustuu ulkoiseen sähkömagneettiseen säteilyyn, on fotodynaaminen hoito (PDT). Se on tehokas syövänvastainen menettely pinnalliselle kasvaimelle, joka perustuu fotosenitisaattorin paikallistamiseen kasvaimeen, jota seuraa valon aktivointi sytotoksisten reaktiivisten happilajien (ROS) tuottamiseksi. Tätä varten tutkitaan useita nanomateriaalialustoja. Ne koostuvat usein lantanidi- tai hafnium-dopioidusta korkean Z-arvon ytimestä, ja kun ne on ruiskutettu, niitä voidaan ulkoisesti säteilyttää röntgensäteillä, jolloin nanohiukkasydän emittoi näkyvän valon fotoneja paikallisesti kasvainkohdassa. Hiukkasten emittoimat fotonit aktivoivat sen jälkeen nanohiukkasiin sidotun tai paikallisen valonherkistimen, joka tuottaa singlettihappea (1O2) ROS:ää kasvaimen tuhoamiseksi. Lisäksi näitä nanohiukkasia voidaan käyttää sekä ROS:ia tuottavaan PDT:hen että tehostettuun sädehoitoon korkean Z:n ytimen kautta. Vaikka monia näistä alustoista tutkitaan aluksi in vivo intratumoraalisen injektion avulla pinnallisia kasvainkohtia varten, joitakin testataan myös systeemisen injektion avulla syviin kudoskasvaimiin. Ensisijaisia etuja potilaalle olisivat PDT:n paikallinen annostelu syvän kudoksen kasvainkohteisiin, vaihtoehtoinen hoito syöpäsoluille, jotka ovat muuttuneet sädehoitoresistenteiksi, ja perinteiselle PDT:lle tyypillisen toksisuuden (esim. valoherkkyys) väheneminen. Muissa alustoissa hyödynnetään Cherenkov-säteilyä samankaltaiseen tarkoitukseen eli paikallista fotoniemissiota paikallisen PDT:n laukaisijana. Näitä voidaan hyödyntää myös syvän kudoksen kohteisiin.