Blusser i bevægelse:Nanopartikelsæt viser, hvordan nanopartikler af forskellig størrelse spredes i tumorvæv

(PhysOrg.com) - Nanopartikler spiller en væsentlig rolle i udviklingen af ​​fremtidige diagnostiske og terapeutiske teknikker til tumorer, for eksempel som transportører for lægemidler eller som kontrastmidler. Absorption og spredning af nanopartikler i tumorvæv afhænger stærkt af partikelstørrelse. For systematisk at studere dette, forskere ved Massachusetts Institute of Technology og Harvard Medical School har nu produceret et sæt fluorescerende nanopartikler med forskellige diametre mellem 10 og 150 nm. Som teamet ledet af Moungi G. Bawendi og Daniel G. Nocera rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemi e, de var i stand til at bruge disse til samtidig at følge spredningen af ​​partikler af forskellige størrelser gennem musetumorer i realtid.

For at nanopartikelbaserede biomedicinske teknikker kan fungere, nanopartiklerne skal være af optimal størrelse. Til studier, det er således ønskeligt samtidig at observere adfærden af ​​partikler af forskellig størrelse i den samme tumor in vivo. Dette kræver kemisk sammenlignelige partikler i forskellige størrelser, hver størrelsesgruppe bestående af partikler med ensartet størrelse og sammensætning. Derudover det skal være muligt samtidig at opdage og differentiere de forskellige partikler. Også, de skal være biokompatible, og må ikke danne aggregater eller adsorbere proteiner. Denne komplekse udfordring er nu imødekommet.

Forskerne udviklede et sæt nanopartikler i forskellige størrelser, som kan detekteres ved hjælp af fluorescerende kvantepunkter. Kvantepunkter er halvledende strukturer ved grænsen mellem makroskopiske faste legemer og den kvantemekaniske nano-verden. Ved selektivt at producere kvantepunkter i forskellige størrelser, det er muligt at opnå kvantepunkter, der fluorescerer ved forskellige definerede bølgelængder, som gør det muligt at opdage dem og differentiere dem samtidigt.

For at producere nanopartikler i forskellige størrelsesklasser, forskerne belagte cadmiumselenid/cadmiumsulfidkvantepunkter med polymerligander såsom siliciumdioxid og polyethylenglycol. De opnåede partikler større end 100 nm i diameter ved at fastgøre kvantepunkter til præfabrikerede siliciumdioxidpartikler og derefter belægge dem med polyethylenglycol. For hver størrelsesklasse valgte de kvantepunkter, der afgiver lys med en anden bølgelængde.

Forskerne injicerede intravenøst ​​en blanding af partikler med en diameter på 12, 60, og 125 nm til mus med kræft. Fluorescensmikroskopi blev brugt til at følge partiklernes indtræden i tumorvævet in vivo. Mens de 12 nm partikler let passerede fra blodkarrene ind i vævet og hurtigt spredte sig, de 60 nm partikler passerede gennem venens vægge, men holdt sig inden for 10 µm af karvæggen, ude af stand til at passere længere ind i vævet. De 125 nm partikler passerede i det væsentlige slet ikke gennem blodårenes vægge.