Kemikere udvikler optisk billeddannelsesværktøj til at målrette mod kræftceller

Dr. Ning Fang fra Kemiafdelingen ved Georgia State University har udviklet en ny optisk billedbehandlingsteknik, Enkeltpartikelorientering og rotationssporing (SPORT), at afbilde rotationsbevægelser i levende celler og i sidste ende målrette mod kræftceller.

Fangs opfindelse er et mikroskopibaseret billedbehandlingsværktøj (DIC) med differentiel interferenskontrast, som sporer plasmoniske nanopartikler af forskellige former og størrelser. SPORT er et modificeret kommercielt mikroskop med femdimensionelle enkeltpartikelsporingsfunktioner.

"DIC-mikroskopi har længe været brugt som en komplementær teknik til billedceller, fordi den giver bedre visualisering af cellulære funktioner end andre fjernfelts optiske mikroskopiteknikker, " sagde Fang. "Den seneste indsats i mit laboratorium har forvandlet DIC-mikroskopi til et primært forskningsværktøj til sporing af plasmoniske nanopartikler i biologiske prøver."

SPORT gør det muligt for forskere at erhverve grundlæggende viden om den detaljerede rotationsdynamik i cellulære processer, såsom vedhæftning, endocytose og transport af funktionaliserede nanopartikler, der er relevante for lægemiddellevering og viral indtrængen. Fang modtog den prestigefyldte Innovation Award fra Federation of Analytical Chemistry and Spectroscopy Societies for denne opfindelse.

Guld nanopartikler kan hæmme migration af kræftceller og forhindre metastaser, som er en førende årsag til kræftrelaterede dødsfald. Indtil nu, ikke meget er blevet forstået om, hvorfor guld nanopartikler har denne evne, sagde Fang.

SPORT hjælper med at besvare dette spørgsmål, give indsigt i nanopartikel-protein og celle-interaktioner, der er specifikt relateret til cellemigration.

"Vores indsats bidrager med vigtig grundlæggende viden til at besvare de mest kritiske, men stadig undvigende spørgsmål i de sidste to årtier, " sagde Fang. "Hvad er den underliggende mekanisme for de dybe virkninger af nanopartikler på cytotoksicitet, menneskers sundhed og miljøet?"

Det næste skridt for Fang og hans forskerhold er at udvikle computerstimuleringer for at forstå virkningerne af nanopartikelformer, størrelser og overflademodifikatorer.