Onderzoekers van de North Carolina State University hebben extreem kleine micronaaldjes ontwikkeld die kunnen worden gebruikt om medisch relevante kleurstoffen op nanoschaal, kwantumdots genaamd, in de huid te brengen - een vooruitgang die de deur opent naar nieuwe technieken voor het diagnosticeren en behandelen van een verscheidenheid aan medische aandoeningen, waaronder huidkanker.

"We waren in staat om holle, plastic micronaalden met behulp van een op laser gebaseerde rapid-prototyping-aanpak, " zegt Dr. Roger Narayan, een van de hoofdonderzoekers, "en ontdekten dat we met deze micronaalden een oplossing konden leveren die kwantumstippen bevat." Micronaaldjes zijn hele kleine naaldjes waarvan minimaal één afmeting - zoals lengte - kleiner is dan één millimeter. Narayan is een professor in de gezamenlijke afdeling biomedische engineering van het NC State's College of Engineering en de University of North Carolina in Chapel Hill.

"De motivatie voor het onderzoek was om te zien of we micronaalden konden gebruiken om kwantumstippen in de huid te brengen, " zegt Narayan. "Onze bevindingen zijn significant, gedeeltelijk, omdat deze technologie onderzoekers in staat zal stellen om kwantumdots te leveren, gesuspendeerd in oplossing, tot diepere huidlagen. Dat zou nuttig kunnen zijn voor de diagnose en behandeling van huidkanker, onder andere." Quantum dots zijn kristallen op nanoschaal met unieke eigenschappen op het gebied van lichtemissie. Ze zijn veelbelovend als hulpmiddel bij medische diagnose.

De onderzoekers maakten de plastic micronaalden en testten ze met varkenshuid, die kenmerken heeft die sterk lijken op de menselijke huid. Met behulp van een op water gebaseerde oplossing met kwantumdots, de onderzoekers konden beelden vastleggen van de kwantumstippen die de huid binnendringen met behulp van multifotonmicroscopie. Deze afbeeldingen tonen het mechanisme waarmee de kwantumstippen de huidlagen binnendringen, waardoor de onderzoekers de effectiviteit van de micronaalden als afgiftemechanisme voor kwantumstippen konden verifiëren.

De beeldvormingsmethode die in dit onderzoek is gebruikt, multifoton microscopie, kan klinische toepassingen hebben voor real-time beeldvorming van kleurstoffen - zoals kwantumstippen - in de huid. Dit zou kunnen bijdragen aan een snellere diagnose van kanker of andere medische problemen.

Het onderzoek is ook belangrijk omdat het aantoont dat een op laser gebaseerde snelle prototyping-aanpak het mogelijk maakt om micronaalden van verschillende lengtes en vormen te maken. Hierdoor kunnen artsen micronaalden maken die zijn aangepast voor de behandeling van een specifieke aandoening.

specifiek, de micronaalden zijn gemaakt met behulp van twee-fotonpolymerisatie, een aanpak ontwikkeld door NC State en Laser Zentrum Hannover voor gebruik in toepassingen van medische apparatuur. Door polymerisatie met twee fotonen konden de onderzoekers holle, plastic micronaalden met specifieke ontwerpkenmerken. "Ons gebruik van deze fabricagetechnologie benadrukt het potentieel voor andere kleinschalige toepassingen van medische hulpmiddelen, ' zegt Narayan.