Stealth-cap teknologi til lysemitterende nanopartikler

Et team af forskere fra Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), i samarbejde med forskere fra Monash University Australia, er det lykkedes væsentligt at øge stabiliteten og biokompatibiliteten af ​​særlige lystransducerende nanopartikler. Teamet har udviklet de såkaldte "opkonverterende" nanopartikler, der ikke kun konverterer infrarødt lys til UV-synligt lys, men er også vandopløselige, forblive stabile i komplekse kropsvæsker såsom blodserum, og kan bruges til at opbevare medicin. De har skabt et værktøj, der potentielt kan gøre kampen mod kræft betydeligt mere effektiv. Forskerne offentliggjorde for nylig deres resultater i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Nanopartikler er små strukturer, typisk mindre end 100 nanometer i størrelse, som er omkring 500 til 1000 gange mindre end tykkelsen af ​​et menneskehår. Sådanne materialer får større opmærksomhed til biomedicinske anvendelser. Hvis udstyret med passende egenskaber, de kan nå næsten ethvert væv i menneskekroppen via blodbanen - blive til perfekte kropsprober.

Det har været kendt i nogle år, at fordelingen af ​​nanopartikler i kroppen i det væsentlige bestemmes af deres størrelse og overfladeegenskaber. Dr. Tanmaya Joshi ved HZDR's Institute for Radiopharmaceutical Cancer Research siger, "Opkonvertering af nanomaterialer er af stor interesse for biomedicinsk billeddannelse." "Når de stimuleres med infrarødt lys, kan de sende lyse blå, grøn, eller røde signaler. Hvis det lykkes os at navigere sådanne nanosonder til syge væv, det kan være særligt nyttigt til kræftdiagnose, "holdets fotokemiker, Dr. Massimo Sgarzi, tilføjet.

Imidlertid, disse lys op-omformere viser dårlig opløselighed i vand eller vævsvæsker-et must-have-element, før man kunne forestille sig nogen diagnostisk eller terapeutisk anvendelse. For HZDR -teamet var dette ikke en hindring, men snarere en udfordring:"Vi brugte en unik polymerblanding til at dække partiklerne, "siger Dr. Joshi, der sluttede sig til HZDR i 2017 fra Monash University, som Humboldt -stipendiat. Tilføjelse af dette beskyttelsesdæksel gør de lystransducerende nanopartikler biokompatible. Biologen Dr. Kristof Zarschler tilføjer:"Opkonvertererne er nu vandopløselige og har endda en neutral overfladeladning. Vores forskning viser, at dette nye dæksel næsten helt kan forhindre kroppens egne stoffer (til stede i blodserummet) i at binde sig til med andre ord, nanopartiklerne ser nu ud til at bære en usynlighedskappe. Det her, vi tror, hjælper med at undgå deres genkendelse og eliminering af fagocytter i immunsystemet. "

For at holde de nye nanosonder stabile i uger i et komplekst biologisk miljø, forskerne forbinder fotokemisk komponenterne i den beskyttende skal med hinanden:"Vi bestrålede simpelthen vores nanopartikler med UV -lys. Dette skaber yderligere bindinger mellem de molekylære komponenter, der udgør beskyttelsesdækslet - meget ens ved at sy de enkelte dele af usynlighedens kappe sammen med hjælp af lys, "forklarer ph.d. -studerende, Anne Nsubuga. Hun tilføjer yderligere, "Denne skal er kun få nanometer tyk, og kan endda bruges til at skjule andre stoffer, for eksempel, kræftmedicin, som senere kunne frigives i tumoren og ødelægge den. "

Efter dette gennembrud, teamet har nu til hensigt at validere deres nuværende resultater i levende organismer:"Til dette, vi skal først udføre strengt regulerede og etisk acceptable forsøg på dyr. Kun når vores stealth-cap-teknologi virker på disse uden bivirkninger, deres medicinske potentiale vil blive undersøgt i detaljer, og deres anvendelse på patienterne kan overvejes, "forklarer gruppelederen Dr. Holger Stephan forsigtigt.