(PhysOrg.com) -- Röntgenstralen zijn niet de enige manier:zichtbaar en vooral infrarood licht kan ook worden gebruikt om menselijk weefsel in beeld te brengen. De effectiviteit van optische beeldvormingsprocessen kan aanzienlijk worden verbeterd met geschikte kleurstoffen die als contrastmiddelen worden gebruikt. In het journaal Angewandte Chemie , een team onder leiding van Wenbin Lin van de Universiteit van North Carolina heeft nu een nieuw contrastmiddel geïntroduceerd dat tumorcellen in vitro markeert. De kleurstof is een fosforescerend rutheniumcomplex dat is opgenomen in nanodeeltjes van een metaal-organisch coördinatiepolymeer, die een buitengewoon hoog niveau van kleurstoflading mogelijk maakt.

Fluorescerende kleurstoffen hopen zich in verschillende hoeveelheden op in verschillende soorten weefsel. Dergelijke contrastmiddelen maken het mogelijk om met optische beeldvorming onderscheid te maken tussen gezond en tumorweefsel. Echter, deze methode wordt beperkt door het feit dat zeer hoge concentraties kleurstof nodig zijn om voldoende sterke fluorescentie te produceren. Organische kleurstofmoleculen die in hoge concentraties in nanocapsules zijn verpakt, hebben de neiging elkaars fluorescentie uit te doven. Materialen die sterker fluoresceren, zoals kwantumdots, zijn vaak niet biocompatibel.

Dit team heeft nu een alternatief ontwikkeld:metaalcomplexen die zijn verbonden om roosterachtige coördinatiepolymeren te vormen. Coördinatiepolymeren zijn metaal-organische structuren bestaande uit metaalionen, die als verbindingspunten fungeren, verbonden door bruggen gemaakt van organische moleculen of coördinatiecomplexen. De wetenschappers maakten dergelijke polymeren met bruggen bestaande uit een lichtgevend complex van het metaal ruthenium. Zirkoniumionen bleken geschikte verbindingspunten te zijn. Deze kleine structuren vormen bolvormige nanodeeltjes.

De rutheniumcomplexen fluoresceren niet, maar eerder fosforesceert, wat betekent dat ze na bestraling met licht gedurende een evenredige tijdsduur licht uitstralen. Omdat ze niet in een nano-transportcontainer worden geplaatst, maar zijn een onderdeel van het nanodeeltje, het is mogelijk om een ​​zeer hoge kleurstofbelading te bereiken - in dit geval meer dan 50%. Uitdoving van de fosforescentie bij hoge concentraties komt in dergelijke complexen niet voor.

Om te voorkomen dat de gloeiende deeltjes snel oplossen en om de biocompatibiliteit te vergroten, ze waren bedekt met dunne lagen siliciumdioxide en een laag polyethyleenglycol. Deze laatste fungeert als ankerpunt voor anisamide, een molecuul dat zich specifiek bindt aan receptoren die veel vaker voorkomen op het oppervlak van veel soorten tumorcellen dan op gezonde cellen.

In een celcultuur is het was mogelijk om selectief een lijn kankercellen te markeren met de fosforescerende nanodeeltjes. De onderzoekers hopen dat het mogelijk zal zijn om op basis van deze nieuwe metaal-organische nanomaterialen contrastmiddelen te ontwikkelen voor het gebruik van optische beeldvorming voor tumordetectie.