Blomsterformede guld nanokrystaller som fototermiske midler mod tumorceller

Guldnanoflowers dyrket i starfruitjuice er lovende midler til fototermisk kræftbehandling. Når det injiceres i en tumor og bestråles med nær-infrarødt laserlys, nanoblomsterne varmes op og dræber kræftcellerne omkring dem.

Selvom fototermisk terapi er en etableret idé, de hidtil udviklede agenter har haft ulemper, forklarer Enyi Ye fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, som var med til at lede det nuværende arbejde. Udfordringen er at opnå høj effektivitet, stabilitet og biokompatibilitet i samme nanokrystal, som alle relaterer sig til den måde, nanokrystallerne dyrkes på.

Et nanomateriales form dikterer dets evne til at fange lys. Under syntesen af ​​nanokrystaller, når guldioner blandes med et reduktionsmiddel for at udfælde krystaldannelse, kemikalier kaldet dækningsmidler kan tilsættes for at styre krystallernes vækst.

"Capping agents vil vedhæfte forskellige facetter af nanokrystalkernerne, " siger Ye. "De regulerer krystallens vækst og stabiliserer de endelige nanokrystaller." konventionelle dækningsmidler er ikke biokompatible, så de skal elimineres, før nanokrystallerne bruges til terapi. Fjernelse, imidlertid, kan være svært og kan beskadige nanokrystallens form, forringer dets lysabsorption.

Ye og hans kolleger prøvede en alternativ 'grøn' tilgang, ved at bruge et naturligt materiale, som de håbede ville indeholde den biologiske ækvivalent af dækningsmidler. Dette ville ophæve behovet for at fjerne forbindelserne før nanokrystalinjektion i patienten.

"Jeg valgte starfruitjuice, fordi den er tilgængelig hele tiden i tropiske områder, og fordi starfruit er rig på C-vitamin, der tjener som reduktionsmiddel, og polyfenoliske antioxidanter, " siger Ye. Som holdet havde forudsagt, vitamin C initierede og styrede nanokrystalvækst, og de polyphenoliske forbindelser fungerede som dækningsmidler, belægning de blomsterformede nanokrystaller med en stabiliserende, biokompatibel overflade.

Guldnanoflowerne viste stærk nær-infrarød lysabsorbering, og var ikke-toksiske for celler. Da 808 nanometer nær-infrarødt laserlys skinnede på celler blandet med nanoflowers, 30 sekunders belysning dræbte hver celle i laserpletten. I forsøg med mus, fototermisk behandlede dyrs tumorer forsvandt gradvist-hvorimod hos dyr, der kun fik enten laserbestråling, eller nanoflowerinjektion alene, tumoren fortsatte sin hurtige vækst.

Teamet planlægger nu at tage forskningen i to retninger, siger Ye. "Vi vil fortsætte med at udvikle grønne metoder til fremstilling af multifunktionelle nanokrystaller. Vi vil også gerne yderligere udnytte de praktiske anvendelser af guldnanoblomsterne på områder som sårheling og bakteriel infektionskontrol, " han siger.