En fluorescerende nanosonde kunne blive en universel, ikke-invasiv metode til at identificere og overvåge tumorer

A*STAR forskere har udviklet en hybrid metal-polymer nanopartikel, der lyser op i det sure miljø omkring tumorceller. Uspecifikke prober, der kan identificere enhver form for tumor, er yderst nyttige til at overvåge placeringen og spredningen af ​​kræft og virkningerne af behandling, samt hjælpe med indledende diagnose.

Kræfttumorer har typisk lavere pH-niveauer end normalt, som svarer til øget surhed både inde i cellerne og i det ekstracellulære mikromiljø, der omgiver cellerne. Denne simple forskel mellem tumorceller og normale celler har fået flere forskergrupper til at udvikle prober, der kan detektere den lave pH af tumorer ved hjælp af optisk billeddannelse, magnetisk resonans og positronemissionstomografi.

De fleste af disse sonder, imidlertid, målrette den intracellulære pH, hvilket kræver, at proberne kommer ind i cellerne for at kunne arbejde. En større udfordring har været at opdage forskellen i ekstracellulær pH ​​mellem sundt væv og tumorvæv, da pH-forskellen er mindre. Succes ville betyde, at proberne ikke er nødvendige for at komme ind i cellerne.

"Vores mål er at løse udfordringen med at belyse tumorer universelt, " siger Bin Liu fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. Lius team, sammen med kolleger fra National University of Singapore, baseret deres nye sonde på polymerer, der selv samles på guld nanopartikler. Den resulterende hybridstruktur er ikke fluorescerende ved normale fysiologiske pH-værdier:I stedet ændrer sure forhold, der ligner dem omkring tumorceller på ca. pH 6,5, kemiske grupper på overfladen af ​​proberne og tænder for deres fluorescens.

Efter at have valideret omskiftningsmekanismen i pH-kontrollerede opløsninger, forskerne testede proberne ved hjælp af dyrkede celler og også i tumorbærende mus belyst under stærkt lys. Fireogtyve timer efter injektion i musene, tydelig og klar fluorescens blev kun set fra tumorbærende væv, ved hjælp af enten helkropsbilleddannelse eller undersøgelse af fjernede organer (se billede). Evnen til at observere fluorescensen af ​​tumorer ved hjælp af ikke-invasiv helkropsundersøgelse af levende mus indikerer potentialet af nanoproberne til brug i kliniske situationer med humane patienter.

"Vores sonder har indtil videre vist sig at være biokompatible, som vil være afgørende for biomedicinske anvendelser, " siger Liu. "Vi planlægger nu at undersøge yderligere for eventuelle toksicitetsproblemer og vurdere den biologiske fordeling og farmakologiske profil af proberne, før vi forhåbentlig går videre til kliniske forsøg, " tilføjer hun. Dette er den seneste af flere nylige fremskridt inden for medicinsk teknologi i nanoskala fra Lius gruppe.