Næste generations biomarkør detekterer tumorceller og leverer lægemidler mod kræft

Nanyang Technological University (NTU) har opfundet en unik biomarkør med to exceptionelle funktioner.

Først, den lyser op, når den registrerer tumorceller for at give forskerne mulighed for at se bedre. Og det kan også frigive anti-kræft medicin på samme tid til de specifikke celler.

Denne nye biomarkør, som har et enormt potentiale for udvikling af lægemidler, er lavet af en nanofosforpartikel, ti tusind gange mindre end et sandkorn.

NTU-lektorerne Zhang Qichun og Joachim Loo har fundet en måde at få nanopartiklerne til at lyse op, når den aktiveres af nær-infrarødt lys, der udsendes af en billeddannende enhed, og kun hvis tumorceller frigiver små signalmolekyler.

Prof Zhang sagde, at brugen af ​​nær-infrarødt lys, som er usynlig for det menneskelige øje, er unik, da de fleste billedbehandlingsteknikker bruger ultraviolet lys eller synligt lys.

"Nær-infrarødt lys kan trænge 3 til 4 cm ud over huden til dybt væv, meget dybere end synligt lys. Det forårsager heller ingen skade på raske celler, i modsætning til ultraviolet eller synligt lys, " tilføjede prof Zhang, en materialeekspert.

"Synligt lys forårsager også fotoblegning, som er ødelæggelsen af ​​fluorescensfarvestoffet, der reducerer den tid, læger og videnskabsmænd har til at afbilde en vævsprøve. Vores nye biomarkør har effektivt elimineret sådanne vigtige begrænsninger, som findes i eksisterende biologiske markører."

Gennembruddet har resulteret i to artikler udgivet i Lille , et af verdens førende videnskabelige tidsskrifter for materialevidenskab og nanoteknologi.

Prof Loo sagde, at deres nye biomarkør også kan frigive lægemidler mod kræft ved at skabe et lag belægning fyldt med lægemidler på ydersiden af ​​nanopartiklerne. Lægemidlerne frigives, når biomarkøren lyser op som reaktion på det nær-infrarøde lys.

"Det er første gang, vi er i stand til at lave bio-imaging, og potentielt målrette mod levering af lægemidler på samme tid, som bevist i små dyreforsøg, sagde Prof Loo, en ekspert i nanoteknologi og biobilleddannelse. "Vores gennembrud vil åbne nye døre inden for de forskellige områder af nanomedicin, bioimaging og kræftbehandling."

Den nye biomarkør har også andre fordele. Den har dobbelt så stor kontrast som konventionelle farvestoffer og er i stand til at udsende op til tre forskellige farver lys. Det betyder, at det giver mulighed for bedre differentiering mellem raske celler og tumorceller.

I modsætning til andre nye biomarkører, der bruges til billeddannelse, såsom kvanteprikker, NTU biomarkøren har også vist sig at være ugiftig, opholder sig i kroppen i op til to dage, før den besvimer uskadeligt.

Bevæger sig fremad, holdet fra NTU's School of Materials Science and Engineering vil prøve at indlæse flere lag af lægemidler i deres biomarkør. Hvis det lykkes, læger vil være i stand til at frigive sekventielt to eller flere lægemidler gennem biomarkøren. Dette vil gavne kræftpatienter, da der vil være færre bivirkninger på grund af de små doser, der administreres, og også højere effektivitet, da biomarkøren har evnen til præcist at målrette tumorceller.

Projektet, som tog tre år, er i fællesskab finansieret af NTU, Undervisningsministeriet og Grundforskningsfonden, Singapore.

Opdagelsen er et vigtigt bidrag til universitetets forskningsindsats i Future Healthcare, som er en af ​​NTU's Five Peaks of Excellence – tværfaglige forskningsområder, som universitetet har til formål at markere sig globalt i. De øvrige fire peaks omfatter Sustainable Earth, Nye medier, øst-vest videnshub og Innovation Asia.