Theranostics adalah bidang kedokteran yang lahir dari kombinasi "terapi" dan "diagnostik." Gagasan di balik theranostics adalah untuk menggabungkan obat-obatan dan/atau metode untuk mendiagnosis dan mengobati kondisi medis, sekaligus memantau respon pasien. Selain menghemat waktu dan biaya, ini juga dapat mem-bypass beberapa efek biologis yang tidak diinginkan yang mungkin muncul ketika strategi ini digunakan secara terpisah. Saat ini, aplikasi theranostics semakin menggunakan nanopartikel yang menyatukan molekul diagnostik dan obat menjadi satu agen. Nanopartikel bertindak sebagai pembawa untuk "muatan" molekuler (misalnya obat atau radioisotope) untuk pasien kanker yang menjalani radioterapi, menargetkan jalur biologis spesifik dalam tubuh pasien, sambil menghindari kerusakan pada jaringan sehat. Begitu sampai di jaringan target mereka, partikel nano menghasilkan gambar diagnostik dan/atau melepaskan muatannya. Ini adalah teknologi mutakhir dari apa yang disebut nanotheranostic. Sekarang, laboratorium Sandrine Gerber di EPFL, bekerja dengan fisikawan di Universitas Jenewa, telah mengembangkan sistem nanotheranostic baru yang mengatasi beberapa masalah dengan pendekatan sebelumnya. Sistem ini menggunakan "harmonic nanoparticles" (HNPs), keluarga nanocrystals logam oksida dengan sifat optik yang luar biasa, khususnya emisi mereka sebagai respons terhadap eksitasi dari sinar ultraviolet ke inframerah, dan kemampuan fotostabilitasnya yang tinggi. Fitur inilah yang membawa HNPs ke nanotheranostics, ketika para ilmuwan mencoba untuk memecahkan beberapa masalah dengan probe fluorescent. "Kebanyakan sistem nanotheranostic yang diaktifkan cahaya, membutuhkan cahaya UV berenergi tinggi untuk menggairahkan perancah photoresponsive mereka," kata Gerber. "Masalahnya adalah ini menghasilkan kedalaman penetrasi yang buruk dan dapat merusak sel dan jaringan hidup, yang membatasi aplikasi biomedis." Sistem baru yang dikembangkan oleh kelompok Gerber menghindari masalah-masalah ini dengan menggunakan HNPs berlapis bismut-ferit yang difungsikan dengan muatan molekul sangkar yang responsif terhadap cahaya. Sistem ini dapat dengan mudah diaktifkan dengan cahaya inframerah-dekat (panjang gelombang 790 nanometer) dan dicitrakan pada panjang gelombang yang lebih panjang untuk proses deteksi dan pelepasan obat. Kedua fitur ini membuat sistem ini aman secara medis bagi pasien. Setelah dipicu oleh cahaya, HNP melepaskan muatan mereka. Para ilmuwan memantau dan mengukur pelepasan dengan teknik yang menggabungkan kromatografi cair dan spektrometri massa yang meliputi bagian pencitraan-diagnostik sistem nanotheranostik. Para penulis menyatakan bahwa "pekerjaan ini merupakan langkah penting dalam pengembangan platform nano-carrier yang memungkinkan pencitraan dipisahkan dalam kedalaman jaringan dan pelepasan terapi sesuai permintaan."

Eksitasi inframerah-dekat dari nanopartikel ferit bismut difungsionalisasi menghasilkan emisi harmonik yang memicu photorelease kargo molekuler yang dikurung, memungkinkan pencitraan yang dipisahkan dan aplikasi pengiriman terkontrol. Kredit: S. Gerber (EPFL).

  Kapsul nano untuk perawatan dan diagnosis kanker Satu tim peneliti dari Indian Institute of Technology Mandi telah mengembangkan kapsul nano-dimensi kompleks yang dapat digunakan untuk pencitraan dan pengobatan tumor. Pekerjaan mereka membuka jalan untuk pemahaman yang lebih baik dan pengembangan teknik terapi dan diagnostik - theranostics - untuk kanker dan penyakit lainnya. Pekerjaan penelitian dilakukan oleh tim yang dipimpin oleh Dr. Amit Jaiswal, Asisten Profesor, Sekolah Ilmu Pengetahuan Dasar, IIT Mandi dan baru-baru ini diterbitkan dalam Journal of ChemNanoMat. Pengembangan teknik theranostik bergantung pada pengembangan agen yang dapat melayani berbagai fungsi deteksi dan pengobatan. "Bahan-bahan nano--yang kira-kira beberapa ribu kali lebih kecil dari ketebalan satu rambut manusia--telah membawa konsep theranostics lebih dekat dengan kenyataan,” kata Dr. Amit Jaiswal. Skala ukuran unik dari partikel dapat menghasilkan efek peningkatan-permeabilitas dan retensi (EPR) dalam penargetan dan perawatan tumor. Jaiswal dan timnya telah mengembangkan bahan nano yang dapat berfungsi sebagai agen theranostik yang efektif. Nano-kapsul plasmonic mereka memiliki fungsi yang membuatnya berguna dalam diagnosis melalui teknik yang disebut Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, atau SERS. Kapsul nano buatan mereka terdiri dari inti emas padat yang dikelilingi oleh lapisan emas berpori, dua lapisan yang membentuk apa yang mereka sebut "emas nanorattle". Nanorattle ini memiliki hotspot elektromagnetik, mampu mengikat senyawa aktif-Raman yang disebut BDT, dan bersama-sama berfungsi sebagai reporter Raman. Ensembel ini selanjutnya dienkapsulasi dengan lapisan silika padat yang menjaga BDT yang mendasarinya tidak bocor. “Ini memungkinkan platform nanotheranostic yang luar biasa dan dapat melakukan SERS bimodal dan bioimaging berbasis fluoresensi, dan pada saat yang sama berfungsi sebagai kendaraan pengiriman obat yang efisien untuk aplikasi terapeutik”, tulis para peneliti. Kapsul berstrukturnano yang dikembangkan oleh Dr. Jaswal dan timnya, berpotensi memperpanjang paradigma yang ada dalam prosedur terapi dengan memungkinkan pencitraan dilakukan tidak hanya sebelum dan sesudah, tetapi juga selama rejimen pengobatan.

Sumber:

1. ACS Applied Materials and Interfaces, 2019 DOI: 10.1021/acsami.9b0795

2.  Indian Institute of Technology Mandi