Bismutbærende nanorør viser løfte om CT-scanninger

Forskere ved Rice University har fanget bismut i et nanorørbur for at mærke stamceller til røntgenstråling.

Bismut er sandsynligvis bedst kendt som det aktive element i en populær maveopløsende eliksir og bruges også i kosmetik og medicinske applikationer. Riskemiker Lon Wilson og hans kolleger indsætter vismutforbindelser i enkeltvæggede carbon nanorør for at lave et mere effektivt kontrastmiddel til computertomografi (CT) scannere.

Detaljer om arbejdet fra Wilsons Rice -team og samarbejdspartnere ved University of Houston, St. Luke's Episcopal Hospital, og Texas Heart Institute vises i Journal of Materials Chemistry B .

Det er ikke første gang, at vismut er blevet testet for CT -scanninger, og Wilsons laboratorium har i årevis eksperimenteret med nanorørbaserede kontrastmidler til magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) scannere. Men det er første gang, nogen har kombineret vismut med nanorør til at afbilde individuelle celler, han sagde.

"På et tidspunkt, vi indså, at ingen nogensinde har sporet stamceller, eller andre celler, som vi kan finde, af CT, "Sagde Wilson." CT er meget hurtigere, billigere og mere bekvemt, og instrumenteringen er meget mere udbredt (end MR). Så vi tænkte, at hvis vi lagde vismut inde i nanorørene og nanorørene inde i stamceller, vi kan muligvis spore dem in vivo i realtid. "

Eksperimenter til dato bekræfter deres teori. I test med mesenchymale stamceller, der er afledt af svin knoglemarv, Wilson og hovedforfatter Eladio Rivera, tidligere postdoktor ved Rice, fandt ud af, at de bismuthfyldte nanorør, som de kalder Bi@US-rør, producere CT-billeder langt lysere end dem fra almindelige jodbaserede kontrastmidler.

"Bismut er før blevet tænkt som et CT -kontrastmiddel, men ved at putte den i nanorørkapsler kan vi få dem inde i celler i høje koncentrationer, "Sagde Wilson." Det lader os tage et røntgenbillede af cellen. "

Kapslerne er fremstillet af en kemisk proces, der skærer og renser nanorørene. Når rørene og vismutchlorid blandes i en opløsning, de kombineres over tid til at danne Bi@US-rør.

Nanorørskapslerne er mellem 20 og 80 nanometer lange og cirka 1,4 nanometer i diameter. "De er små nok til at diffundere ind i cellen, hvor de derefter aggregerer til en klump på omkring 300 nanometer i diameter, "sagde han." Vi tror, ​​at det overfladeaktive stof, der bruges til at suspendere dem i biologiske medier, fjernes, når de passerer gennem cellemembranen. Nanorørene er lipofile, så når de finder hinanden i cellen, holder de sammen. "

Wilson sagde, at hans teams undersøgelser viste, at stamceller let absorberer Bi@US-rør uden at påvirke deres funktion. "Cellerne tilpasser sig over tid til at inkorporere disse kulstykker, og derefter går de i gang med deres arbejde, " han sagde.

Bi@US-rør har klare fordele i forhold til almindeligt anvendte jodbaserede kontrastmidler, Sagde Wilson. "Bismut er et tungt element, ned nær bunden af ​​det periodiske system, og mere effektiv til diffraktion af røntgenstråler end næsten alt andet, du kan bruge, sagde han. Når vismuten er indkapslet i nanorørene, midlet kan producere høj kontrast i meget små koncentrationer. Nanorørets overflader kan modificeres for at forbedre biokompatibilitet og deres evne til at målrette mod bestemte celletyper. De kan også ændres til brug med MR, positronemissionstomografi og elektronparamagnetiske resonansbilleddannelsessystemer.

Rislaboratoriet arbejder på at fordoble mængden af ​​vismut i hvert nanorør. "Bismuthioner ser ud til at komme ind i nanorørene ved kapillær handling, og vi tror, ​​vi kan forbedre processen til mindst at fordoble kontrasten, måske mere, "sagde han." Så vil vi gerne kombinere både vismut og gadolinium til et nanorør for at producere et bimodalt kontrastmiddel, der kan spores med både MR- og CT -scannere. "