Calcium signal modulation based on the photo electrical stimulation of voltage-gated ion channels in cancer cells enables a novel approach in cancer therapy

Yarı iletken organik polimerler ile gömülü biyoelektronik arayüzlere sahip hücrelerin fotoelektrik uyarımı, retina protezi gibi nöroprotetikte umut verici uygulamalar olarak gösterilmiştir. Hücre zarlarının fotoelektrik uyarımı, yarı iletken malzemelerdeki fotoelektrik yük ayırma mekanizması vasıtasıyla voltaj kapılı iyon kanallarını aktive eder ve hücre içi kalsiyum seviyesini değiştirebilir. Öte yandan, kanser hücrelerinde voltaj kapılı iyon kanallarının kalsiyum sinyal değişimiyle hücre apoptozunu indüklemek için hedeflenmesi, daha önce açıklanmış olan etkili bir mekanizmadır. Bu bağlamda, foto-aktif organik polimerler kullanarak hücre içi kalsiyumu değiştirmeyi amaçlayan voltaj kapılı iyon kanallarının uzaktan kontrolü, kanser tedavisinde yeni bir teknoloji olabilir. Bu çalışmada, meme kanseri hücreleri uyarmak için, P tipi yarı iletken yapı (ITO (Indium thin oxide)/P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) ve PN (ITO/ ZnO (Zinc oxide)/ P3HT) fotovoltaik bağlantıları kullandık. Kalsiyum görüntüleme, bu fotostimülasyonun (8mW / Cm2 yeşil ışık yoğunluğunda) göreceli hücre içi kalsiyumun yerini aldığını gösterdi. Hücre içi kalsiyumdaki bu tedirginlik, nöronları güvenli bir şekilde uyardığı bildirilen düşük ışıkla tedavi özellikleri (10 mW Cm2 yeşil ışık yoğunluğu ve 50ms ışık süreleri) ile apoptoz ve nekroza neden olur. MDA-MB-231 hücreleri üzerinde gerçekleştirilen MTT hücre canlılık testi [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide], ITO / P3HT numuneleri için% 20-30 hücre ölüm oranı ve ITO / ZnO / P3HT numuneleri için% 51-60 hücre ölüm oranı göstermiştir (10 mW / cm2 ışık yoğunluğu, 50 ms darbe süresi ve 3 Hz frekans ile 24 saat ışık uygulaması altında). Ayrıca western blot analizi, ITO / P3HT substratı üzerinde büyütülen işlenmiş MDA-MB-231 hücreleri için PARP'ın aktivasyonunu kanıtladı. Bu tezde sunduğumuz sonuçlara dayanarak, hücrelerin fotoelektrik uyarımı (uzun süreli aşırı uyarılma yoluyla) kanser hücrelerinde hücre ölümüne neden olabilir.