Jern nanorobotter går undercover for at foretage overvågning af levende celler i realtid

Levende celler inde i kroppen kunne placeres under overvågning - deres placering og migration spores ikke-invasivt i realtid over mange dage - ved hjælp af en ny metode udviklet af forskere ved KAUST.

Teknikken bruger magnetiske kerne-skal jern nanotråde som ikke-toksiske kontrastmidler, som kan implanteres i levende celler, lyser op for disse cellers placering inde i en levende organisme, når de scannes med magnetisk resonansbilleddannelse (MRI). Teknikken kan have anvendelsesmuligheder lige fra at studere og behandle kræft til sporing af medicinske behandlinger med levende celler, såsom stamcellebehandlinger.

Jürgen Kosel og hans team viste for nylig, at kerne-skal jern nanotråde selektivt kunne dræbe kræftceller med et kombinationsangreb, leverer et anticancerlægemiddel ind i målcellerne, samtidig med at det punkterer cellens membran og udløser varmeeksplosion. Nu, i samarbejde med forskere fra CIC biomaGUNE i San Sebastian, Spanien, holdet har vist, at den samme type jernkerne, jernoxid-skal nanotråde, kan bruges til ikke-invasiv medicinsk billeddannelse. Nanotrådene kan potentielt bruges som "teranostiske" midler, i stand til at identificere, spore og derefter tage målceller ud.

"Cellemærkning og sporing er blevet et uvurderligt værktøj til videnskabelige og kliniske anvendelser, " siger Aldo Martínez-Banderas, en ph.d. elev i Kosels hold. "Et af nøgleaspekterne ved cellesporingsundersøgelser er følsomheden til at detektere et lille antal celler efter implantation, så den stærke magnetisering og biokompatibilitet af vores nanotråde er fordelagtige egenskaber til MRI-sporing."

Nanotrådene klarede sig godt som MR-kontrastmidler, selv ved meget lave koncentrationer, og den magnetiske respons kunne indstilles ved at ændre tykkelsen af ​​nanotrådskallen, holdet viste. Nanotrådens biokompatibilitet tillod langsigtet sporing af de levende celler. "Nanotrådene interagerede med celler uden at kompromittere deres overlevelse, funktionalitet eller evne til at sprede sig, " Martínez-Banderas forklarer. De mærkede celler kunne spores enten i cellekulturer eller en gang injiceret i et levende dyr. "Den stærke magnetisering af nanotrådene muliggjorde påvisning af cirka 10 mærkede celler i hjernen på en mus i en periode på kl. mindst 40 dage, hvilket gjorde det muligt for os at spore deres nøjagtige placering og skæbne i dyret, " siger Martínez-Banderas.

"Disse kerne-skal nanotråde har forskellige ekstra funktioner, inklusive evnen til at kontrollere dem magnetisk for at guide dem til et bestemt sted, at bære stoffer, eller skal opvarmes med laser, "Siger Kosel. "Ved at kombinere alt dette med muligheden for sporing skaber vi en teranostisk platform, der kan åbne døren for meget lovende nye tilgange inden for nanomedicin."