(PhysOrg.com) -- Gouden nanodeeltjes worden de ... nou ja ... gouden standaard voor nanodeeltjes voor medisch gebruik. Een nieuw artikel van onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en het Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL) van het National Cancer Institute stelt niet alleen een soort gouden nanodeeltjes "testbed" voor om te onderzoeken hoe de kleine deeltjes zich gedragen in biologische systemen, maar ook een paradigma voor het karakteriseren van formuleringen van nanodeeltjes om te bepalen waar je mee werkt.

Toekomstig gebruik van gouden nanodeeltjes, zegt NIST-chemicus Vince Hackley, omvatten zeer nauwkeurige medicijnafgiftesystemen en diagnostische beeldversterkers. Goud is niet giftig en kan worden gevormd tot deeltjes in verschillende maten en vormen. op zichzelf, goud doet biologisch niet veel, maar het kan worden "gefunctionaliseerd" door te hechten, bijvoorbeeld, op eiwit gebaseerde medicijnen samen met targeting moleculen die bij voorkeur rond kankercellen clusteren. De nanodeeltjes zijn over het algemeen ook gecoat, om te voorkomen dat ze samenklonteren en om snelle verwijdering door het immuunsysteem van het lichaam te voorkomen.

Anil Patri van NCL merkt op dat de coatingsamenstelling, dichtheid en stabiliteit hebben een grote invloed op de veiligheid van nanomaterialen, biocompatibiliteit (hoe goed de nanodeeltjes zich in het lichaam verspreiden), en de werkzaamheid van het toedieningssysteem. "Het begrijpen van deze parameters door middel van grondige karakterisering zou de onderzoeksgemeenschap in staat stellen betere nanomaterialen te ontwerpen en te ontwikkelen, " hij zegt.

Om dergelijke studies te vergemakkelijken, het NIST/NCL-team ging op zoek naar een testbed voor nanodeeltjes - een uniform, controleerbaar kern-schaal nanodeeltje dat op bestelling gemaakt kan worden met precieze vorm en grootte, en waaraan bijna elke potentieel bruikbare functionaliteit kan worden gekoppeld. Onderzoekers konden vervolgens bestuderen hoe gecontroleerde variaties het deden in een biologisch systeem.

Hun proefsysteem is gebaseerd op regelmatig gevormde vertakte moleculen die dendrons worden genoemd. een term die is afgeleid van het Griekse woord voor 'boom'. Dendron-chemie is vrij nieuw, daterend uit de jaren 80. Ze zijn uitstekend geschikt voor dit gebruik, zegt NIST-onderzoeker Tae Joon Cho, omdat de individuele dendrons altijd even groot zijn, in tegenstelling tot polymeren, en kan gemakkelijk worden gemodificeerd om "payload"-moleculen te dragen. Tegelijkertijd, de punt van de structuur - de stam van de "boom" - is ontworpen om gemakkelijk te hechten aan het oppervlak van een gouden nanodeeltje.

Het team voerde een uitgebreide reeks metingen uit, zodat ze hun op maat gemaakte met dendron gecoate nanodeeltjes grondig konden beschrijven. "Er zijn niet veel protocollen om deze materialen te karakteriseren - hun fysieke en chemische eigenschappen, stabiliteit, enzovoort, "Hackley zegt, "dus, een van de dingen die uit het project voortkwamen, is een basisreeks meetprotocollen die we kunnen toepassen op elk soort op goud gebaseerd nanodeeltje."

Elke enkele meettechniek, hij zegt, is waarschijnlijk onvoldoende om een ​​batch nanodeeltjes te beschrijven, omdat het waarschijnlijk ongevoelig is voor bepaalde groottebereiken of verward wordt door andere factoren, vooral als de deeltjes zich in een biologische vloeistof bevinden.

Het nieuwe NIST/NCL-document biedt het begin van een catalogus van analysetechnieken om een ​​gedetailleerd overzicht te krijgen van nanodeeltjes. Deze technieken omvatten kernmagnetische resonantiespectroscopie, matrix-geassisteerde laserdesorptie/ionisatie massaspectrometrie, dynamische lichtverstrooiing, ultraviolet/zichtbare spectroscopie en röntgenfoto-elektronenspectroscopie. De met dendron gecoate nanodeeltjes werden ook getest op stabiliteit onder "biologisch relevante" omstandigheden van temperatuur, zuurgraad en sommige erkende vormen van chemische aanval die in de bloedbaan zouden plaatsvinden. In vitro biologische tests zijn in behandeling.