Syntetisering af grønne guld nanopartikler til kræftbehandling med biomolekyler

Forskere ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) har designet en miljøvenlig protokol til syntetisering af guldnanopartikler med optimeret morfologi til absorption af nær-infrarødt lys ved hjælp af et biomolekyle kaldet B3-peptid. I deres papir, de rapporterer syntesen af ​​trekantede og cirkulære guldnanoplader og deres effektivitet i at dræbe kræftceller ved at omdanne det absorberede lys til varme, at give nyttig indsigt til udvikling af non-invasiv cancerterapi.

I kræftbehandling, effektiviteten af ​​en tilgang bestemmes af dens evne til at bevare de ikke-cancerceller. Kort fortalt, jo højere sideskade, jo større er bivirkningerne af en terapi. En ideel situation er, hvor kun kræftcellerne kan målrettes og ødelægges. I denne forbindelse fototermisk terapi - en tilgang, hvor kræftceller infunderet med guldnanopartikler kan varmes op og ødelægges ved hjælp af nær-infrarødt (NIR) lys, der absorberes stærkt af guldnanopartiklerne - er opstået som en lovende strategi på grund af dens minimalt invasive natur.

"Fordi NIR-lys er i stand til at trænge igennem biologiske væv, det kan belyse guld-nanopartiklerne i kroppen og gøre dem til celleopvarmningsmidler i nanostørrelse, " forklarer prof. Masayoshi Tanaka fra Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Japan, der forsker i nanomaterialer til biomedicinske anvendelser.

I særdeleshed, guld nanoplader (AuNPls) er ekstremt attraktive som fototermiske terapeutiske midler på grund af deres effektive absorption af NIR-lys. Imidlertid, syntetisering af disse nanopartikler kræver skrappe reagenser og meget giftige forhold, gør processen farlig. I en ny undersøgelse, Prof. Tanaka og hans samarbejdspartnere fra UK (University of Leeds) og Korea (Chung-Ang University) har nu behandlet dette problem ved at udvikle en sikrere og mere miljøvenlig protokol for AuNPl syntese, hvis resultater offentliggøres i ACTA Biomaterialia .

Holdet tog tippet fra en proces kaldet "biomineralisering", der bruger biomolekyler til at generere metalnanopartikler med afstembare strukturer. "Peptider, eller korte kæder af aminosyrer, er særligt attraktive kandidater til dette formål på grund af deres relativt lille størrelse og stabilitet. Imidlertid, deres anvendelse til fremstilling af Au-nanopartikler med optimerede strukturer til effektiv NIR-absorption er endnu ikke blevet rapporteret, " siger prof. Tanaka.

Motiveret, holdet begyndte med at identificere peptider, der er egnede til mineralisering af AuNPl'er og, efter at have udvalgt over 100 peptider, besluttede at undersøge potentialet af et peptid ved navn B3 til at syntetisere AuNPl'er med kontrollerbar struktur, der kan tjene som fototermiske omdannelsesmidler.

I en proces kaldet "one pot syntese, "holdet blandede et guldsalt, HAuCl4, sammen med B3-peptid og dets derivater i forskellige koncentrationer i en bufferopløsning (en vandig opløsning, der er modstandsdygtig over for ændringer i pH) ved neutral pH og syntetiserede trekantede og cirkulære AuNPl'er med forskellige niveauer af NIR-absorption baseret på peptidkoncentrationen.

Holdet testede derefter effekten af ​​AuNPl'erne på dyrkede cancerceller under bestrålede forhold og fandt, at de udviste de ønskede terapeutiske virkninger. Desuden, om karakterisering af peptidet ved hjælp af B3-derivater, de fandt ud af, at en aminosyre kaldet histidin styrede strukturen af ​​AuNPl'erne.

"Disse resultater giver ikke kun en nem og grøn syntetisk metode til AuNPl'er, men også indsigt i reguleringen af ​​peptidbaseret nanopartikelsyntese, " kommenterer Prof. Tanaka begejstret. "Dette kan åbne døre til nye teknikker til ikke-toksisk syntese af terapeutiske nanopartikler."

Ja, vi kunne have slået guld med guld nanopartikler!