Sugárterápia nyújtása vagy kiegészítése
A rákos betegek nagyjából fele kap valamilyen sugárterápiát a kezelés során. A sugárterápia nagy energiájú sugárzást használ a daganatok zsugorítására és a rákos sejtek elpusztítására. A sugárterápia a rákos sejteket a DNS-ük károsításával öli meg, ami a sejtek apoptózisát idézi elő. A sugárterápia vagy közvetlenül károsíthatja a DNS-t, vagy töltött részecskéket (páratlan vagy párosítatlan elektronszámú atomokat) hozhat létre a sejtekben, amelyek viszont károsíthatják a DNS-t. A rák kezelésére használt legtöbb sugárzástípus röntgensugarakat, gammasugarakat és töltött részecskéket használ. Mint ilyenek, természetüknél fogva minden sejtre mérgezőek, nem csak a rákos sejtekre, és olyan dózisokban adják őket, amelyek a lehető leghatékonyabbak, ugyanakkor nem túl károsak a szervezetre és nem halálosak. A hatékonyság és a biztonságosság közötti, a daganat típusához, elhelyezkedéséhez és stádiumához viszonyított kompromisszum miatt gyakran a kezelés hatékonyságának csökkentett szinten kell maradnia, hogy ne legyen túlzottan mérgező a környező szövetekre vagy a daganattömeg közelében lévő szervekre.
A nanotechnológiai specifikus kutatások a sugárterápiára összpontosítanak, mint olyan kezelési módra, amely nagymértékben kihasználhatja a nanoszintű anyagok tulajdonságait és a fokozott tumorfelhalmozódást. Az elsődleges mechanizmusok, amelyekre ezek a nanoszintű platformok támaszkodnak, vagy a sugárterápia hatásának fokozása, a terápia fokozása és/vagy új külsőleg alkalmazott elektromágneses sugárzási módozatok. Konkrétabban, a legtöbb ilyen nanotechnológiai platform a röntgensugarak és a nanorészecskék közötti kölcsönhatásra támaszkodik a felhasznált anyagok inherens atomi szintű tulajdonságai miatt. Ezek közé tartoznak a nagy Z atomszámú nanorészecskék, amelyek fokozzák a hagyományos sugárterápia Compton- és fotoelektromos hatásait. Lényegében növelik a hatékonyságot, miközben fenntartják a jelenlegi sugárterápiás dózist és az azt követő, a környező szövetekre gyakorolt toxicitást. Más platformok röntgensugárral kiváltott, gyógyszert felszabadító nanorészecskéket használnak, amelyek helyileg juttatják a gyógyszert a tumor helyére, vagy érzékenyítik a rákos sejteket a gyógyszerrel kombinált sugárterápiára.
A külső elektromágneses sugárzásra támaszkodó terápia másik típusa a fotodinamikus terápia (PDT). Ez egy hatékony rákellenes eljárás a felületes daganatok esetében, amely egy fényérzékenyítő tumor lokalizációján alapul, amelyet fényaktiválás követ a citotoxikus reaktív oxigénfajok (ROS) előállítása érdekében. Számos nanoanyag-platformot kutatnak e célból. Gyakran lantanid- vagy hafnium-adalékolt magas Z magból készülnek, befecskendezés után ezeket külsőleg röntgensugarakkal lehet besugározni, így a nanorészecskemag a látható fény fotonjait helyileg a daganat helyén bocsátja ki. A részecskékből kibocsátott fotonok ezt követően aktiválják a nanorészecskékhez kötött vagy helyi fényérzékenyítőt, hogy a tumor elpusztítása érdekében szingulett oxigén (1O2) ROS-t hozzanak létre. Továbbá ezek a nanorészecskék mind ROS-t generáló PDT-re, mind pedig a magas Z magon keresztül fokozott sugárterápiára használhatók. Bár számos ilyen platformot kezdetben in vivo tanulmányoznak intratumorális injekcióval a felszínes tumorhelyeken, néhányat szisztémás injekcióval történő beadásra is tesztelnek a mély szöveti tumorokba. A beteg számára az elsődleges előnyök a PDT helyi juttatása a mély szöveti tumorcélpontokra, alternatív terápia a sugárterápiának ellenállóvá vált rákos sejtek számára, valamint a hagyományos PDT-re jellemző toxicitás (pl. fényérzékenység) csökkentése. Végül, más platformok hasonló céllal használnak egyfajta Cherenkov-sugárzást, a helyi fotonemissziót, amelyet a helyi PDT kiváltójaként használnak. Ezek mély szöveti célpontok esetében is felhasználhatók.