Ny forbehandlingsproces giver biokompatibel, stabile guld nanorods til tumorbehandling

(PhysOrg.com) -- Guld er ikke kun dejligt i smykker; det har længe været brugt som medicin. Moderne medicin er særligt fokuseret på nanoskopisk guld, som kan bruges som kontrastmiddel og i behandlingen af ​​kræft. I journalen Angewandte Chemie , Eugene R. Zubarev og hans team ved Rice University i Houston har nu introduceret en ny forbehandlingsproces for guld nanorods, der kan fremskynde deres brug i medicinske applikationer.

Hvordan kan små guldstænger hjælpe med at bekæmpe kræft? Kræftceller er mere følsomme over for temperatur end sundt væv, og dette faktum kan udnyttes gennem lokal opvarmning af de berørte dele af kroppen. Det er her guldnanoroderne spiller ind. De kan introduceres i kræftcellerne og de syge områder bestrålet med nær-infrarødt lys (fotoinduceret hypertermi). Stængerne absorberer dette lys meget kraftigt og omdanner lysenergien til varme, som de overfører til deres omgivelser.

Guld nanorods fremstilles normalt i en koncentreret opløsning af cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB) og er således belagt i et dobbeltlag af CTAB. CTAB'en aflejres kun på overfladen, ikke kemisk bundet. I et vandigt miljø, CTAB-molekylerne opløses langsomt. Dette er problematisk, fordi CTAB er meget giftigt. Blot at udelade CTAB er ingen løsning, fordi uden denne belægning ville nanoroderne klumpe sammen. For at gøre stængerne stabile såvel som biokompatible, forskellige mere eller mindre komplekse metoder til forbehandling er blevet udviklet. Imidlertid, for mange af disse processer, det vides ikke, hvor meget af det giftige CTAB, der er tilbage på nanoroderne. Et andet problem er, at forbehandlingen kan forstyrre optagelsen af ​​nanoroderne i celler, hvilket drastisk reducerer succesen med fototermisk kræftbehandling.

Zubarev og hans kolleger har nu udviklet en ny strategi, der løser disse problemer:de erstattede CTAB med en variant, der indeholder en svovl-brintgruppe, forkortet som MTAB. Med forskellige analytiske processer, forskerne har været i stand til at bevise, at CTAB'en på disse nanorods er fuldstændig erstattet med et MTAB-lag. MTAB-molekylerne binder sig kemisk til guld nanorods gennem deres svovlatomer. De binder så tæt, at laget bliver på plads selv i en vandig opløsning, og stængerne kan endda frysetørres. De kan opbevares på ubestemt tid som et brunt pulver og opløses i vand igen inden for få sekunder.

Test på cellekulturer viser, at MTAB guld nanorods ikke er giftige, selv ved højere koncentrationer. Ud over, de absorberes i store mængder af tumorceller. Forskerne vurderer, at under betingelserne for deres eksperiment, en enkelt celle fylder mere end to millioner nanorods. Dette ville gøre effektiv fototermisk tumorbehandling mulig.