Onderzoekers van Rice University en Baylor College of Medicine (BCM) hebben een enkel nanodeeltje gemaakt dat in realtime kan worden gevolgd met MRI terwijl het zich nestelt in kankercellen, tagt ze met een fluorescerende kleurstof en doodt ze met hitte. Het alles-in-één-deeltje is een van de eerste voorbeelden uit een groeiend veld dat 'theranostica' wordt genoemd en dat technologieën ontwikkelt die artsen kunnen gebruiken om ziekten in één enkele procedure te diagnosticeren en te behandelen.

Het onderzoek is online beschikbaar in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen . Tests tot nu toe hebben betrekking op laboratoriumcelculturen, maar de onderzoekers zeiden dat MRI-tracking bijzonder voordelig zal zijn als ze op weg zijn naar tests bij dieren en mensen.

"Sommige van de meest essentiële vragen in de nanogeneeskunde van vandaag gaan over biodistributie - waar deeltjes in het lichaam gaan en hoe ze daar komen, " zei co-auteur van het onderzoek Naomi Halas. "Niet-invasieve tests voor biodistributie zullen enorm nuttig zijn op het pad naar goedkeuring door de FDA, en deze techniek -- het toevoegen van MRI-functionaliteit aan het deeltje dat je test en gebruikt voor therapie -- is een veelbelovende manier om dit te doen."

Hala, Rice's Stanley C. Moore Professor in Electrical and Computer Engineering en professor in chemie en biomedische technologie, is een pionier op het gebied van nanogeneeskunde. De alles-in-één deeltjes zijn gebaseerd op nanoshells - deeltjes die ze in de jaren negentig heeft uitgevonden en die momenteel in klinische proeven bij mensen worden uitgevoerd voor de behandeling van kanker. Nanoshells oogsten laserlicht dat normaal gesproken onschadelijk door het lichaam zou gaan en zetten het om in tumordodende hitte.

Bij het ontwerpen van het nieuwe deeltje, Halas werkte samen met Amit Joshi, assistent-professor in de afdeling Molecular Imaging van BCM, om nanoshells te modificeren door een fluorescerende kleurstof toe te voegen die gloeit wanneer ze worden geraakt door nabij-infrarood (NIR) licht. NIR-licht is onzichtbaar en ongevaarlijk, dus NIR-beeldvorming zou artsen een middel kunnen bieden om ziekten te diagnosticeren zonder chirurgie.

Bij het bestuderen van manieren om de kleurstof te hechten, Halas' afgestudeerde student, Rizia Bardhan, ontdekte dat kleurstofmoleculen 40-50 keer meer licht uitzonden als er een kleine opening tussen hen en het oppervlak van de nanoschaal werd gelaten. Het gat was slechts enkele nanometers breed, maar in plaats van de ruimte te verspillen, Bardhan heeft een laag ijzeroxide ingebracht die met MRI detecteerbaar zou zijn. De onderzoekers bevestigden ook een antilichaam dat de deeltjes laat binden aan het oppervlak van borst- en eierstokkankercellen.

In het labortorium, het team volgde de fluorescerende deeltjes en bevestigde dat ze gericht waren op kankercellen en ze vernietigden met hitte. Joshi zei dat de volgende stap zal zijn om hele tumoren in levende dieren te vernietigen. Hij schat dat testen bij mensen nog minstens twee jaar duurt, maar het uiteindelijke doel is een systeem waarbij een patiënt een injectie krijgt met nanodeeltjes met antilichamen die zijn afgestemd op de kanker van de patiënt. Met behulp van NIR-beeldvorming, MRI of een combinatie van beide, artsen zouden de voortgang van de deeltjes door het lichaam observeren, identificeer gebieden waar tumoren bestaan ​​en dood ze vervolgens met hitte.

"Dit deeltje biedt vier opties -- twee voor beeldvorming en twee voor therapie, " zei Joshi. "We zien dit als een platformtechnologie die beoefenaars een keuze aan opties voor gerichte behandeling zal bieden."

Eventueel, Joshi zei, hij hoopt specifieke versies van de deeltjes te ontwikkelen die kanker in verschillende stadia kunnen aanvallen, met name kanker in een vroeg stadium, die met de huidige technologie moeilijk te diagnosticeren en te behandelen is. De onderzoekers verwachten ook verschillende antilichaamlabels te gebruiken om specifieke vormen van de ziekte aan te pakken. Halas zei dat het team zorgvuldig is geweest bij het kiezen van componenten die al zijn goedgekeurd voor medisch gebruik of al in klinische onderzoeken zijn.

"Wat leuk is, is dat elk onderdeel hiervan is goedgekeurd of op weg is naar goedkeuring door de FDA, " zei Halas. "We zijn componenten aan het samenstellen die allemaal goede, bewezen trackrecords."

Meer informatie: Nanoshells met gerichte gelijktijdige verbetering van magnetische en optische beeldvorming en fotothermische therapeutische respons, DOI:10.1002/adfm.200901235

Bron:Rice University (nieuws:web)