Mikroskopiske nanobottles tilbyder blueprint til forbedret biologisk billeddannelse

Et paneuropæisk team af forskere, der involverer University of Oxford, har udviklet en ny teknik til at levere cellulære 'blueprints', der kan hjælpe videnskabsmænd med at fortolke resultaterne af X-ray fluorescens (XRF) kortlægning.

XRF-billeddannelse bruges til en bred vifte af elementaranalyser og har en række medicinbaserede potentielle anvendelser, herunder sporing og forståelse af sygdomme som Alzheimers, og evalueringen af ​​tungmetalforgiftning.

En barriere for denne teknologi har været manglen på cellulære tegninger, som man kan sammenligne de kort, der stammer fra XRF-billeddannelse. Nu, forskere har været i stand til at forsegle ikke-biologiske elementer inde i kulstofnanorør – små rør, der er 50 tusind gange tyndere end et menneskehår – for at skabe 'nanoflasker', der kan ledes til individuelle celler for at hjælpe med at skabe disse tegninger.

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

Dr Chris Serpell, en lektor i kemi ved University of Kent, der arbejdede på projektet, mens han gennemførte et forskningsstipendium i professor Ben Davis's gruppe i Oxford, sagde:'Det, der er forbløffende ved disse fund, er, at de ikke-biologiske elementer er giftige eller gasformige, men de er sikkert forseglet i nanoflaskerne med kun et enkelt lag kulstofatomer. Vi er virkelig glade for, at dette papir kan fremvise det biologiske potentiale af kulstofnanorør.'

Dr Serpell siger, at ved at bruge indholdet af disse nanobottles - såsom barium, bly eller gasformigt krypton – som 'kontrastmidler', XRF-billeddannelse kan blive en meget mere udbredt teknik, give indsigt i adfærd hos proteiner, der bruger metaller, og den rolle, de har i sundhed.

Han tilføjede:'Carbon nanorør blev engang udråbt som et vidundermiddel til næsten alle teknologiske problemer, men i de senere år er folk blevet meget mere kyniske omkring deres nytteværdi. Disse resultater viser, at der er unikke applikationer, som kun er mulige ved hjælp af nanorør - de bevæger sig nu mod realistiske applikationer.

"Selvom det er på et meget tidligt tidspunkt i pipelinen, denne teknologi kan forventes at give ny indsigt i sygdomstilstande og virkningerne af tungmetalforgiftning, hvilket igen kan føre til nye sundhedsteknologier. En lignende tilgang kunne også bruges til at levere radioaktive elementer specifikt til tumorer til terapi, eller for at forbedre andre billeddannelsesmetoder såsom MR.'

Professor Davis, fra Oxfords Institut for Kemi, sagde:'Dette arbejde var en del af et træningsnetværk på tværs af Europa kendt som RADDEL, der blev lanceret baseret på en tidligere opdagelse af, at radioaktivt iodid kunne pakkes i forseglede rør til brug i levende dyr.

'Denne nye forskning har udvidet dette fund, skabe et spektakulært system, der indkapsler meget vanskeligere elementer og afbilder disse i celler ved hjælp af den sjældent anvendte teknik XRF. Vi har været i stand til at bruge denne metode til at se, hvordan rørene finder vej ind i forskellige rum i individuelle celler, styret i høj grad af, hvordan vi kemisk "dekorerer" disse rør.

'Det er et slående eksempel på noget, der ville være svært at gøre af enhver anden konstruktion – at tage en gas og "flaske" den, før du styrer flasken til et rum i en celle, så du kan bruge gassen til billeddannelse.'