Kontrastmiddel til tumordiagnostik:Fosforescerende metal-organiske koordinationspolymerer til optisk billeddannelse

(PhysOrg.com) -- Røntgenstråler er ikke den eneste måde:synligt og især infrarødt lys kan også bruges til at afbilde menneskeligt væv. Effektiviteten af ​​optiske billeddannelsesprocesser kan forbedres væsentligt med egnede farvestoffer, der anvendes som kontrastmidler. I journalen Angewandte Chemie , et hold ledet af Wenbin Lin ved University of North Carolina har nu introduceret et nyt kontrastmiddel, der markerer tumorceller in vitro. Farvestoffet er et phosphorescerende rutheniumkompleks, der er inkorporeret i nanopartikler af en metal-organisk koordinationspolymer, hvilket tillader en ekstraordinær høj grad af farvebelastning.

Fluorescerende farvestoffer ophobes i varierende mængder i forskellige typer væv. Sådanne kontrastmidler gør det muligt at anvende optisk billeddannelse til at skelne mellem sundt og tumorøst væv. Imidlertid, denne metode er begrænset af det faktum, at meget høje koncentrationer af farvestof er nødvendige for at producere tilstrækkelig stærk fluorescens. Organiske farvestofmolekyler pakket i høje koncentrationer i nanokapsler har en tendens til at slukke hinandens fluorescens. Materialer, der fluorescerer stærkere, såsom kvanteprikker, er ofte ikke biokompatible.

Dette hold har nu udviklet et alternativ:metalkomplekser forbundet til dannelse af gitterlignende koordinationspolymerer. Koordinationspolymerer er metal-organiske strukturer bestående af metalioner, som fungerer som forbindelsespunkter, forbundet af broer lavet af organiske molekyler eller koordinationskomplekser. Forskerne lavede sådanne polymerer med broer bestående af et lysemitterende kompleks af metallet ruthenium. Zirconiumioner viste sig at være egnede forbindelsespunkter. Disse små strukturer danner sfæriske nanopartikler.

Rutheniumkomplekserne fluorescerer ikke, men phosphorescere snarere, hvilket betyder, at de udsender lys i et forholdsmæssigt tidsrum efter bestråling med lys. Fordi de ikke er placeret i en nano-transportbeholder, men er en del af nanopartiklerne, det er muligt at opnå et meget højt niveau af farvestofbelastning - i dette tilfælde over 50 %. Slukning af phosphorescensen ved høje koncentrationer forekommer ikke i sådanne komplekser.

For at forhindre de glødende partikler i at opløses hurtigt og for at øge biokompatibiliteten, de var belagt med tynde lag siliciumdioxid og et lag polyethylenglycol. Sidstnævnte fungerer som et ankerpunkt for anisamid, et molekyle, der specifikt binder til receptorer, der er langt mere almindelige på overfladen af ​​mange typer tumorceller end på raske celler.

I en cellekultur, det var muligt selektivt at markere en linje af kræftceller med de fosforescerende nanopartikler. Forskerne håber, at det vil være muligt at udvikle kontrastmidler til brug af optisk billeddannelse til tumordetektion baseret på disse nye metal-organiske nanomaterialer.