Nyt nanopartikeldesign baner vejen for forbedret detektion af tumorer

Partikler i nanostørrelse er blevet konstrueret på en ny måde for at forbedre detektion af tumorer i kroppen og i biopsivæv, Det rapporterer et forskerhold i Sverige. Fremskridtet kunne gøre det muligt at identificere tumorer i tidlige stadier med lavere strålingsdoser.

For at øge den visuelle kontrast af levende væv, state-of-the-art billeddannelse er afhængig af midler som fluorescerende farvestoffer og biomolekyler. Fremskridt inden for nanopartikelforskning har udvidet rækken af ​​lovende kontrastmidler til mere målrettet diagnostik, og nu har et forskerhold fra KTH hævet niveauet endnu. De kombinerer optiske og røntgenfluorescenskontrastmidler til en enkelt forstærker for begge tilstande.

Muhammet Toprak, Professor i materialekemi ved KTH, siger, at syntesen af ​​kontrastmidler introducerer en ny dimension inden for røntgenbio-billeddannelse. Forskningen blev rapporteret i tidsskriftet American Chemical Society, ACS Nano .

"Dette unikke design af nanopartikler baner vejen for in vivo tumordiagnostik, ved hjælp af røntgenfluorescens-computertomografi (XFCT), " siger Toprak.

Han siger, at de nye "kerne-skal nanopartikler" kan have en rolle at spille i udviklingen af ​​theranostics, et portmanteau for terapi og diagnostik, hvori f.eks. enkelte lægemiddelfyldte partikler både kunne detektere og behandle malignt væv.

Kerne-skal kontrastmidlet har fået sit navn fra sin arkitektur:det består af en kernekombination af nanopartikler med tidligere etableret potentiale i røntgenfluorescensbilleddannelse, såsom ruthenium og molybdæn (IV) oxid. Denne kerne er indkapslet i en skal bestående af silica og Cy5.5, et nær-infrarødt fluorescens-emitterende farvestof til optiske billeddannelsesteknikker såsom optisk mikroskopi og spektroskopi.

Toprak siger, at indkapsling af Cy5.5-farvestoffet i silica-skallen forbedrer midlets lysstyrke og udvider dets fotostabilitet - hvilket muliggør den dobbelte optiske/røntgenbilledmetode. Ud over, silica giver fordelen ved at temperere de toksiske virkninger af kernenanopartiklerne.

Forsøg med laboratoriemus har vist, at XFCT-kontrastmidlerne muliggør lokalisering af tidlige tumorer på kun få millimeter store.

Toprak siger, at teknologien åbner muligheden for at identificere tidlige tumorer i levende væv. Det er fordi tilstedeværelsen af ​​flere kontrastmidler øger chancerne for, at syge områder vil dukke op i scanninger, selvom fordelingen af ​​nanopartiklerne bliver sløret af deres interaktion med proteiner eller andre biologiske molekyler.

"Nanopartikler af forskellig størrelse, stammer fra samme materiale, synes ikke at være fordelt i blodet i de samme koncentrationer, " siger Toprak. "Det er fordi, når de kommer i kontakt med din krop, de bliver hurtigt pakket ind i forskellige biologiske molekyler - hvilket giver dem en ny identitet."

Et væld af kontrastmidler til XFCT ville gøre det muligt at studere biofordelingen af ​​nanopartikler in vivo ved hjælp af lavdosis røntgenstråler, han siger. Det ville gøre det muligt at identificere den bedste størrelse og overfladekemi af nanopartiklerne til den ønskede målretning og billeddannelse af den syge region.