Afdelingskontorer:Ny familie af guldbaserede nanopartikler kunne tjene som biomedicinsk testbed

(PhysOrg.com) -- Guld nanopartikler er ved at blive ... ja ... guldstandarden for nanopartikler til medicinsk brug. Et nyt papir fra forskere fra National Institute of Standards and Technology (NIST) og National Cancer Institute's Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL) foreslår ikke kun en slags guld nanopartikel "testbed" for at udforske, hvordan de små partikler opfører sig i biologiske systemer, men også et paradigme for, hvordan man karakteriserer nanopartikelformuleringer for at bestemme, hvad man arbejder med.

Fremtidig anvendelse af guld nanopartikler, siger NIST -kemiker Vince Hackley, omfatte højpræcisions-medikamentleveringssystemer og diagnostiske billedforstærkere. Guld er ikke -giftigt og kan formes til partikler i en række størrelser og former. I sig selv, guld gør ikke meget biologisk, men det kan "funktionaliseres" ved at vedhæfte, for eksempel, proteinbaserede lægemidler sammen med målrettede molekyler, der fortrinsvis samler sig omkring kræftceller. Nanopartiklerne er generelt også belagte, for at forhindre dem i at klumpe sig sammen og for at undgå hurtig clearance af kroppens immunsystem.

NCL's Anil Patri bemærker, at belægningssammensætningen, tæthed og stabilitet har en dyb indvirkning på nanomaterialesikkerheden, biokompatibilitet (hvor godt fordeler nanopartiklerne sig i kroppen), og effektiviteten af ​​leveringssystemet. "At forstå disse parametre gennem grundig karakterisering ville sætte forskningsmiljøet i stand til at designe og udvikle bedre nanomaterialer, " han siger.

For at lette sådanne undersøgelser, NIST/NCL-teamet satte sig for at skabe en nanopartikel testbed - en uniform, kontrollerbar kerne-skal nanopartikel, der kunne laves på bestilling med præcis form og størrelse, og som kunne knyttes næsten enhver potentielt nyttig funktionalitet. Forskere kunne derefter studere, hvordan kontrollerede variationer klarede sig i et biologisk system.

Deres forsøgssystem er baseret på regelmæssigt formede forgreningsmolekyler kaldet dendroner, et begreb, der stammer fra det græske ord for "træ". Dendron kemi er ret ny, stammer fra 1980'erne. De er fremragende til denne brug, siger NIST-forsker Tae Joon Cho, fordi de individuelle dendroner altid har samme størrelse, i modsætning til polymerer, og kan let modificeres til at bære "nyttelast"-molekyler. På samme tid, spidsen af ​​strukturen - "træets" stamme - er designet til let at klæbe til overfladen af ​​en guld nanopartikel.

Holdet lavede et udtømmende sæt målinger, så de grundigt kunne beskrive deres specialfremstillede dendron-coatede nanopartikler. "Der er ikke mange protokoller til at karakterisere disse materialer - deres fysiske og kemiske egenskaber, stabilitet, og så videre, "Hackley siger, "så, en af ​​de ting, der kom ud af projektet, er en grundlæggende serie af måleprotokoller, som vi kan anvende på enhver form for guldbaseret nanopartikel. "

Enhver enkelt målingsteknik, han siger, er sandsynligvis utilstrækkelig til at beskrive en batch af nanopartikler, fordi det sandsynligvis vil være ufølsomt over for nogle størrelsesområder eller forvirret af andre faktorer - især hvis partiklerne er i en biologisk væske.

Det nye NIST/NCL-papir giver begyndelsen på et katalog over analyseteknikker til at få en detaljeret nedtur på nanopartikler. Disse teknikker omfatter nuklear magnetisk resonansspektroskopi, matrixassisteret laserdesorption/ionisering massespektrometri, dynamisk lysspredning, ultraviolet/synlig spektroskopi og røntgenfotoelektronspektroskopi. De dendronovertrukne nanopartikler blev også testet for stabilitet under "biologisk relevante" temperaturforhold, surhed og nogle anerkendte former for kemisk angreb, der ville finde sted i blodbanen. In vitro biologiske test afventer.