THE POTENTIAL COMBINATION OF AUNPS WITH KILOVOLTAGE SYNCHROTRON RADIATION: RADIOBIOLOGICAL EVALUATION
Abstract
Abstract
Optimum and selective approaches to treat cancer become crucial aspects in radiotherapy. The promising application radiosensitizer such as gold nanoparticles (AuNPs) that capable to be internalize and moving in the vicinity of the nucleolus environment could potentially be a suitable technique to achieve conformality in radiotherapy. AuNPs in combination with kilovoltage synchrotron beams is predicted to give an impeccable damage to tumor through the photoelectric effects and hence contribute the radiosensitization mechanisms. However minimal understanding in the radiobiological and physical impacts might hinder this application from clinical trials. In this study, kilovoltage synchrotron beam of energy 70 and 81.5 keV combined with AuNPs were tested on P815 with and without AuNPs. Cell viability assay were conducted and cell survival were calculated. Cell survival curves generated from radiobiological models were fitted to the experimental cell survival data. Radiobiological model of linear quadratic (LQ) and Pade’ linear quadratic (PLQ) were implemented in this study. Sensitization enhancement ratio (SER) was used to measure the radiosensitization effects. The effects of AuNPs are obvious especially for 70 keV beam energy with highest SER of 2.32 extrapolated from PLQ’s cell survival curves. The 81.5 keV produced less SER of 1.32 from PLQ’s model cell survival curves. Meanwhile, LQ model depicted lower SER of 1.25 and 1.24 for 70 and 81.5 keV respectively. It is concluded, the combination of AuNPs and synchrotron beam irradiation may give optimum treatment towards targeted tumor with suitable radiobiological model to fully evaluate and understand the potential towards clinical breakthrough.
AbstraK
Pendekatan optimum dan selektif untuk merawat barah menjadi aspek penting dalam radioterapi. Aplikasi radiosensitizer yang menjanjikan seperti nanopartikel emas (AuNP) yang mampu menginternalisasi dan bergerak di sekitar persekitaran nukleolus berpotensi menjadi teknik yang sesuai untuk mencapai kesesuaian dalam radioterapi. AuNP dalam kombinasi dengan pancaran kilovoltage synchrotron diprediksi akan memberikan kerosakan yang sangat baik pada tumor melalui kesan fotolistrik dan dengan itu menyumbang mekanisme radiosensitisasi. Walau bagaimanapun, pemahaman yang minimum mengenai kesan radiobiologi dan fizikal dapat menghalang aplikasi ini dari ujian klinikal. Dalam kajian ini, pancaran kilovoltage synchrotron tenaga 70 dan 81.5 keV digabungkan dengan AuNP diuji pada P815 dengan dan tanpa AuNP. Ujian daya maju sel dilakukan dan kelangsungan hidup sel dikira. Keluk kelangsungan hidup sel yang dihasilkan dari model radiobiologi dipasang pada data survival sel eksperimen. Model radiobiologi kuadratik linier (LQ) dan kuadratik linier Pade (PLQ) dilaksanakan dalam kajian ini. Nisbah peningkatan kepekaan (SER) digunakan untuk mengukur kesan radiosensitisasi. Kesan AuNP jelas terutama untuk tenaga pancaran 70 keV dengan SER tertinggi 2.32 yang diekstrapolasi dari keluk kelangsungan hidup sel PLQ. 81.5 keV menghasilkan kurang SER sebanyak 1.32 dari keluk survival sel model PLQ. Sementara itu, model LQ menggambarkan SER yang lebih rendah 1.25 dan 1.24 masing-masing untuk 70 dan 81.5 keV. Kesimpulannya, kombinasi AuNP dan penyinaran sinar synchrotron dapat memberikan rawatan yang optimum terhadap tumor yang disasarkan dengan model radiobiologi yang sesuai untuk menilai dan memahami sepenuhnya potensi penembusan klinikal.
