Lille bitte, stærkt skinnende siliciumkrystaller kunne være sikre til billeddannelse med dybt væv

Små siliciumkrystaller forårsagede ingen helbredsproblemer hos aber tre måneder efter, at store doser blev injiceret, markerer et skridt fremad i søgen efter at bringe sådanne materialer til klinikker som biomedicinske billeddannelsesmidler, ifølge en ny undersøgelse.

Fundene, offentliggjort online 10. juli i tidsskriftet ACS Nano , foreslår, at silicium -nanokrystaller, kendt som kvantepunkter, kan være et sikkert redskab til diagnostisk billeddannelse hos mennesker. Nanokrystallerne absorberer og udsender lys i den nær-infrarøde del af spektret, en kvalitet, der gør dem ideelle til at se dybere ind i væv end traditionelle fluorescensbaserede teknikker.

"Quantum prikker, eller nanokrystaller, er meget, meget lovende til biomedicinske billeddannelsesapplikationer, men alle er bekymrede for toksiciteten og hvad der vil ske med dem, hvis de nedbrydes, "sagde medlederforfatter Folarin Erogbogbo, et universitet ved Buffalo forskningsassistent professor, der siden har accepteret en ny stilling som adjunkt i biomedicinsk teknik ved San Jose State University. "Silicon nanokrystaller kan være løsningen på det, fordi de ikke indeholder materialer som cadmium, der findes i andre kvantepunkter, og betragtes generelt som ikke -toksiske. "

Undersøgelsen var et samarbejde mellem UB, Kinesisk PLA General Hospital i Kina, San Jose State University, Nanyang Technological University i Singapore og Korea University i Sydkorea. Det er en del af en større forskningsgruppe, som mange af teammedlemmerne har udført for at undersøge effekten af ​​forskellige nanopartikler i dyremodeller.

Forskerne testede siliciumkvanteprikkerne i rhesus -makak og mus, injicere hvert dyr 200 milligram af partiklerne pr. kg af dyrets vægt.

Blodprøver taget i tre måneder efterfølgende viste ingen tegn på toksicitet hverken hos mus eller aber, og alle dyrene syntes sunde i løbet af undersøgelsen. Forsøgspersonerne spiste, drak, prepareret, udforsket og urineret normalt.

Siliciumkrystallerne gjorde, imidlertid, samles og bliver i musenes lever og milt, resulterer i bivirkninger, herunder betændelse og plettet død af leverceller.

Interessant nok, det samme skete ikke med rhesus -makakerne:Abernes organer virkede normale, uden skader set hos musene.

Denne uoverensstemmelse rejser spørgsmålet om, hvor nyttige toksicitetsundersøgelser på mus kan være til bestemmelse af en nanokrystal potentielle virkning på mennesker, sagde medforfatter Paras Prasad, SUNY Fremstående professor i kemi, fysik, elektroteknik og medicin på UB, og administrerende direktør for UB's Institute for Lasers, Fotonik og biofotonik.

Quantum prikker og andre nanopartikler - på grund af deres lille størrelse - kan få adgang til dele af kroppen, hvor større partikler bare ikke kan gå. På grund af dette og andre faktorer, forskellene i anatomisk skala mellem mus og primater kan have større betydning for nanomedicin end på andre farmaceutiske områder, Sagde Prasad.

"Selv ved høje doser vi så slet ingen negative bivirkninger hos aber på trods af problemerne hos mus, "Prasad sagde." Dette er den første test af disse silicium -kvantepunkter i primater, og forskningsresultaterne markerer et skridt fremad mod potentielle kliniske anvendelser. "

Det faktum, at silicium ikke nedbrydes i musene var meget overraskende, sagde medforfatter Mark Swihart, en UB-professor i kemisk og biologisk ingeniør og meddirektør for UB's New York State Center of Excellence in Materials Informatics.

"Generelt, folk antager, at silicium -kvantepunkter vil nedbryde biologisk, "Sagde Swihart." Det så vi ikke ske, og vi tror, ​​at dette kan skyldes, at vi lukkede overfladen med organisk, FDA-godkendte molekyler for at forhindre, at kvantepunkterne nedbrydes for hurtigt.

”Vi har muligvis gjort et for godt stykke arbejde med at beskytte dem, "Fortsatte Swihart." Hvis du virkelig holdt din bil smukt vokset hele tiden, det ville aldrig ruste. Det er det, vi har gjort med disse kvantepunkter. "