Polymeer nanoagentia die kleine gebieden van zieke weefsels kunnen 'oplichten' die conventionele methoden niet kunnen detecteren, zijn gemaakt door een onderzoeksteam onder leiding van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU-Singapore)

De nano-agentia, bekend als 'halfgeleiderpolymeer nanodeeltjes' (SPN's), kan lichtenergie opslaan van bronnen zoals zonlicht, nabij-infrarood licht of zelfs licht van mobiele telefoons, en vervolgens een langdurig 'nagloeilicht' uitstralen.

Het onderzoeksteam van NTU Singapore heeft zeer gevoelige SPN's op maat gemaakt om zieke weefsels in het lichaam op te sporen en vast te houden, zoals kankercellen, het terugzenden van nabij-infraroodsignalen die kunnen worden ontvangen en geïnterpreteerd door standaard beeldapparatuur.

Wetenschappers en artsen hebben nu meer tijd om naar testresultaten te kijken, omdat de nanoagentia zichzelf blijven verlichten en hun lichtintensiteit pas na zes minuten met de helft afneemt.

Alternatief, indien bewaard bij -20 graden Celsius, het monster behoudt zijn resultaten gedurende een maand, waardoor het voor andere diagnostische experts gemakkelijk is om de resultaten op een later tijdstip te interpreteren en te bekijken.

Wanneer getest op muizen, de methode leverde resultaten op die 20 tot 120 keer gevoeliger waren dan de huidige optische beeldvormingsmethoden en 10 keer sneller in het tonen van zieke weefsels.

In tegenstelling tot conventionele optische nagloeimiddelen die minder helder zijn en zeldzame aardmetaalionen bevatten die giftig zijn voor biologische cellen, de nieuwe nanoagentia zijn ook organisch, biologisch afbreekbaar en bevatten biologisch goedaardige ingrediënten die niet giftig zijn.

Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur Biotechnologie op 16 oktober. Het zou kunnen leiden tot toekomstige potentiële toepassingen in beeldgestuurde chirurgie en bij het monitoren van de effecten van geneesmiddelen die door de regelgevende instanties worden goedgekeurd.

Universitair hoofddocent Pu Kanyi van NTU's School of Chemical and Biomedical Engineering, die het onderzoeksteam leidde, zei, "De nieuwe polymere nano-agentia die we hebben ontworpen en gebouwd, zijn veelbelovend voor klinische toepassingen. Ze kunnen ziek weefsel veel sneller detecteren dan de huidige optische beeldvormingstechnieken, en zijn veel veiliger in gebruik.

"We hopen dat dit kan leiden tot technologie waarmee artsen patiënten veel eerder kunnen diagnosticeren en behandelen dan nu mogelijk is. Potentieel gebruik kan zijn in beeldgestuurde chirurgie, waar chirurgen de technologie zouden kunnen gebruiken om hen te helpen zieke weefsels in realtime nauwkeurig te verwijderen, en bij het monitoren van de effecten van medicijnen die om goedkeuring van de regelgevende instanties vragen."

Rol in medicijnontwikkeling

De technologie kan ook worden gebruikt om het gedrag en de therapeutische resultaten van medicijnen in het lichaam te evalueren, bijvoorbeeld, of medicijnen leverschade veroorzaken als bijwerking.

Door geneesmiddelen veroorzaakte leverschade is een van de meest voorkomende redenen waarom de Amerikaanse Food and Drug Administration de goedkeuring van geneesmiddelen weigert.

Evaluatie van potentiële schade voorafgaand aan wettelijke goedkeuring is een uitdaging, omdat momenteel studies uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving buiten een levend organisme hebben vaak een lage voorspellende kracht van hoe het medicijn reageert in het organisme.

Bestaande methoden volgen dergelijke activiteit alleen op weefselniveau, terwijl de nieuwe technologie op moleculair niveau werkt, monitoring van verhoogde of verlaagde niveaus van biomarkers om te bepalen hoe de medicijnen werken, voordat hun therapeutische werking is voltooid, het verstrekken van een veel grotere voorspellende kracht voor de ontwikkeling van geneesmiddelen.

De studie duurde twee jaar en er wordt patent aangevraagd op de technologie. Het onderzoeksteam is nu van plan om verdere proeven uit te voeren in grotere diermodellen.