Biologie und Medizin

Abstrakt

Nanoerhitzung ohne künstliche Nanopartikel Teil II. Experimentelle Unterstützung des Nanoerhitzungskonzepts der modulierten Elektro-Hyperthermie-Methode unter Verwendung des U937-Zellsuspensionsmodells

Gabor Andocs, Mati Ur Rehman, Qing-Li Zhao, Edina Papp, Takashi Kondo und Andras Szasz

Es gibt intensive Debatten über die Wirkungen und Mechanismen der Radiofrequenz-Hyperthermie (RF) in der Onkologie. Wir haben den Mechanismus des Nanoerhitzungseffekts des RF-Stroms auf zellulärer und subzellulärer Ebene theoretisch modelliert. Anschließend haben wir den Erhitzungsmechanismus im Vergleich mit selektiver modulierter Elektrohyperthermie und konventioneller Hyperthermie mit Wasserbaderhitzung (WHT) anhand des Zelllinienmodells U937 experimentell untersucht. Die beiden Erhitzungsprozesse führten zu unterschiedlichen Verteilungen der Energieabsorption und damit zu unterschiedlichen Mechanismen der thermischen Prozesse. Beide Mechanismen sind thermisch (Anpassung an Arrhenius-Diagramm), doch die selektiv absorbierte Energie durch die Plasmamembranen und die Zell-Zell-Kontakte der Zellen führt zu einer früheren Zellzerstörung als im Fall einer unselektiven homogenen Erhitzung. Dieser thermische Effekt wird zur Charakterisierung der selektiven Erhitzung verwendet. Die experimentellen Ergebnisse stützen eindeutig die vorherigen theoretischen Überlegungen. Der zelltötende Effekt kann bei der Methode der modulierten Elektro-Hyperthermie (mEHT, Handelsname: Oncothermie) in niedrigeren Temperaturbereichen erzielt werden als bei der WHT.