Guld nanoprober bruges til at spore blodgennemstrømningen i små kar

Forskere har designet guld nanopartikler, ikke større end 100 nanometer, som kan overtrækkes og bruges til at spore blodgennemstrømningen i de mindste blodkar i kroppen.

Ved at forbedre vores forståelse af blodgennemstrømning in vivo repræsenterer nanoproberne en mulighed for at hjælpe med den tidlige diagnose af sygdom.

Lysmikroskopi er et felt i hastig udvikling for at forstå in vivo-systemer, hvor høj opløsning er påkrævet. Det er især afgørende for hjerte-kar-forskning, hvor kliniske studier er baseret på ultralydsteknologier, som i sagens natur har lavere opløsning og giver begrænset information.

Evnen til at overvåge blodgennemstrømningen i det sofistikerede vaskulære træ (især i de mindste elementer af mikrovaskulaturen - kapillærer) kan give uvurderlig information til at forstå sygdomsprocesser såsom trombose og vaskulær inflammation. Der er yderligere applikationer til forbedret levering af terapeutiske midler, såsom målretning af tumorer.

I øjeblikket, blodgennemstrømningen i mikrovaskulaturen er dårligt forstået. Nanovidenskab er unikt placeret til at hjælpe med at forstå de processer, der sker i de mikrondimensionerede kar.

At designe sonder til at overvåge blodgennemstrømningen er udfordrende på grund af miljøet; de høje proteinniveauer i plasma og de høje koncentrationer af røde blodlegemer er skadelige for optisk billeddannelse.

Konventionelle teknikker er afhængige af farvning af røde blodlegemer, brug af organiske farvestoffer med kortvarig brug på grund af fotoblegning, som sporingsmotiv. Den relativt store størrelse af de røde blodlegemer (7-8 mikrometer), som faktisk er sonderne, begrænser opløsningen i billeddannelse og analyse af flowdynamik for de mindste kar, som har en lignende bredde.

Derfor, at have mere detaljeret opløsning og information om blodgennemstrømningen i mikrovaskulaturen, endnu mindre sonder er påkrævet.

Dette papir, udgivet i Nanomedicin , rapporterer en metode til fremstilling af iridium-coatede guldnanopartikler som selvlysende prober til optisk billeddannelse i blod.

Professor Zoe Pikramenou, fra School of Chemistry ved University of Birmingham, forklaret, "Nøglen til disse iridium-coatede nanopartikler ligger i både deres lille størrelse, og i de karakteristiske selvlysende egenskaber. Iridium giver et selvlysende signal i det synlige spektrum, tilvejebringelse af et optisk vindue, som kan påvises i blod. Det er også langlivet sammenlignet med organiske fluoroforer, mens de små guldpartikler har vist sig at være ideelle til at spore flow og detekteres tydeligt i væv."

Holdet var i stand til at stabilisere vandopløselige guld nanopartikler, belagt med de selvlysende iridium-prober - med en størrelse på op til 100 nanometer ved hjælp af en overfladeaktiv belægning.

Professor Gerard Nash, fra Institute of Cardiovascular Sciences ved University of Birmingham, tilføjet, "Størrelsen på 100 nanometer er ideel til ikke at forstyrre flowet, men kan stadig påvises ved højopløsningsbilleddannelse ved brug af konventionelle mikroskoper. Disse nanopartikler kan bruges som trackere til detektion i sub-millimeter kanaler med dimensioner svarende til mange mikrokar med højere opløsning end fluorescensfarvede blodceller."

Professor Stuart Egginton kommenterede, "Nanopartiklerne kommer ind i blodcirkulationen og kan tydeligt afbildes ved fluorescens i forskellige organer, mens guldsignalet let kan kvantificeres med andre teknikker."

Holdet vil nu se efter at udvikle nanopartiklerne for at tillade målrettet levering i kroppen, og undersøge potentialet for in vivo billeddannelse ved brug af nær infrarøde prober.