Новые наночастицы улучшат обнаружение опухолей
Шведские исследователи разработали наночастицы нового типа для улучшения обнаружения опухолей в организме и в биопсийных тканях. Этот прогресс может позволить выявлять опухоли на ранней стадии с использованием более низких доз радиации.
Команда из Королевского технологического института (KTH) объединила оптические и рентгенофлуоресцентные контрастные агенты в один усилитель для обоих режимов визуализации. Профессор материаловедения Мухаммет Топрак заявил, что синтез таких контрастных агентов открывает новое измерение в области рентгеновской биовизуализации. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
Уникальный дизайн "ядро-оболочка"
Новые "core-shell" наночастицы состоят из:
- Ядра: комбинация наночастиц с установленным потенциалом для рентгенофлуоресцентной визуализации, таких как рутений и оксид молибдена(IV).
- Оболочки: кремнезем (SiO2) и краситель Cy5.5, излучающий в ближнем инфракрасном диапазоне для оптической микроскопии и спектроскопии.
Инкапсуляция красителя Cy5.5 в оболочку из кремнезема повышает яркость агента и продлевает его фотостабильность, что и делает возможным двойной оптический/рентгеновский подход. Кроме того, кремнезем помогает смягчить токсическое действие наночастиц ядра.
Перспективы для диагностики и терапии
По словам Топрака, этот уникальный дизайн открывает путь для диагностики опухолей in vivo с помощью рентгенофлуоресцентной компьютерной томографии (XFCT). Частицы также могут сыграть роль в развитии тераностики — направления, объединяющего диагностику и терапию, где одна частица, несущая лекарство, может одновременно обнаруживать и лечить злокачественные ткани.
Тесты на лабораторных мышах показали, что контрастные агенты для XFCT позволяют локализовать опухоли ранней стадии размером всего в несколько миллиметров.
Преимущество множественных агентов
Наличие нескольких контрастных агентов увеличивает вероятность того, что пораженные участки будут видны на сканах, даже когда распределение наночастиц маскируется из-за их взаимодействия с белками или другими биологическими молекулами.
"Наночастицы разного размера, но из одного материала, по-видимому, распределяются в крови не в одинаковых концентрациях, — объясняет Топрак. — Потому что при контакте с организмом они быстро "оборачиваются" различными биологическими молекулами, что дает им новую идентичность".
Множество контрастных агентов для XFCT позволит изучать биораспределение наночастиц in vivo с использованием низкодозового рентгеновского излучения. Это поможет определить оптимальный размер и поверхностную химию наночастиц для точного нацеливания и визуализации пораженной области.