Små partikler kan hjælpe kirurger ved at markere hjernetumorer

(PhysOrg.com) - Forskere har udviklet en måde at forbedre, hvordan hjernetumorer vises i MR-scanninger og under operationer, gør tumorerne nemmere for kirurger at identificere og fjerne.

Forskere ved Ohio State University eksperimenterer med forskellige nanopartikler, som de håber en dag kan blive sprøjtet ind i patienters blod og hjælpe kirurger med at fjerne dødelige hjernetumorer kendt som glioblastomer.

I journalen Nanoteknologi, forskere rapporterede, at de har fremstillet en lille partikel kaldet en nanokomposit, der er både magnetisk og fluorescerende. Disse nanokompositter måler mindre end tyve nanometer i størrelse (en nanometer er en milliardtedel af en meter). Et ark papir, for eksempel, er omkring 100, 000 nanometer tyk.

"Vores strategi er at kombinere to partikler, der indeholder forskellige egenskaber, for at lave en partikel med flere egenskaber, " forklarede Jessica Winter, assisterende professor i kemisk og biomolekylær teknik og biomedicinsk teknik i Ohio State.

De magnetiske nanopartikler understreger farvekontraster i MRI'er, giver læger mulighed for at se potentielle eller eksisterende kræftsvulster før operation. De fluorescerende nanopartikler kan ændre farven, som tumoren viser sig i hjernen, når den ses under et særligt lys.

Neurologiske kirurger kunne drage fordel af en multifunktionel partikel, der ville give dem mulighed for bedre at se tumoren med en MR før operation, og så se det fysisk under operationen, sagde Winter.

"Vi forsøger at udvikle en enkelt nanokomposit, der er magnetisk - så du kan lave præoperativ MR - og det er fluorescerende - så når neurologiske kirurger skal opereres, de kan skinne et lys på tumoren, og den vil lyse en bestemt farve, såsom grøn, for eksempel. Derefter, kirurgen kan simpelthen fjerne alt det grønne, " sagde Winter.

"Med traditionelle magnetiske kontrastmidler, du får en MR, men du vil ikke se noget under operationen, " tilføjede hun.

Winters undersøgelse gav et overbevisende bevis på, at en partikel med dobbelte egenskaber kan dannes. Imidlertid, disse multifunktionelle partikler kan ikke bruges til dyre- eller menneskeforsøg, fordi den fluorescerende partikel, cadmium tellurid, er giftig.

"Vi arbejder i øjeblikket på en alternativ fluorescerende partikel, som er sammensat af kulstof. Dette vil eliminere de komplikationer, der opstår ved indtagelse af cadmiumtelluridpartiklerne, " sagde Winter.

Patienter med en bestemt form for dødelig hjernetumor, glioblastom, kunne have gavn af Winters arbejde. Glioblastomer er normalt lokaliseret i det temporale, eller hjernens frontallap, og tumorer placeret der er svære at se og fjerne.

En kombination af de to partikler kunne give læger hjælp både før og under operationen til at fjerne en hjernetumor, sagde Winter.

En af succeserne med at skabe den nye nanokompositpartikel var, hvordan de gjorde det, sagde Winter. Det er normalt svært at kombinere partikler som disse, en proces kendt som doping.

Ohio State-forskerne fulgte en tilgang, som ikke var blevet forsøgt før. De valgte at binde deres fluorescerende partikel oven på deres magnetiske partikel ved ekstremt høje temperaturer.

Nøglen er, at vores syntese udføres ved ret høje temperaturer - omkring 350 grader Celsius (omkring 660 grader Fahrenheit), Winter forklarede. "Syntesen var uventet, men cool på samme tid, og vi var spændte, da vi så, hvad vi fik."

Den primære neurologiske kirurg, der samarbejder med Winter og hendes team, en adjunkt ved afdelingen for neurologisk kirurgi, Atom Sarkar, håber at teste tilgangen på dyr på et tidspunkt. Men først skal de producere en partikel, der ikke indeholder giftige ingredienser. Hvis resultaterne fortsætter med at være opmuntrende, Winter er optimistisk om, at lignende multifunktionelle partikler kan blive en innovativ del af neurologisk kirurgi inden for de næste fem år.