"Het is geen hersenoperatie" is een uitdrukking die vaak wordt geuit om de moeilijkheid van een baan te negeren, maar wanneer de taak eigenlijk het verwijderen van een hersentumor is, zelfs de kleinste fout kan ernstige gevolgen voor de gezondheid hebben. Om chirurgen in dergelijke situaties met hoge druk te helpen, onderzoekers van het team van prof. Adam Wax aan het Fitzpatrick Institute for Photonics and Biomedical Engineering Department van Duke University hebben een manier voorgesteld om de unieke optische eigenschappen van gouden nanodeeltjes te benutten om een ​​hersentumor duidelijk te onderscheiden van de gezonde, en vitaal, weefsel eromheen. Het team zal hun bevindingen presenteren op de jaarlijkse bijeenkomst van de Optical Society (OSA), Grenzen in de optica (FiO) 2011, die plaatsvinden in San José, Californië volgende week.

De huidige technieken voor het schetsen van hersentumoren variëren, maar ze hebben allemaal beperkingen, zoals het onvermogen om realtime beeldvorming uit te voeren zonder grote, dure apparatuur, of de toxiciteit en beperkte levensduur van bepaalde etiketteringsmiddelen. Gouden nanodeeltjes - die zo klein zijn dat 500 van hen end-to-end over een mensenhaar zouden kunnen passen - zouden een betere manier kunnen zijn om tumorweefsel te markeren, omdat ze niet-toxisch zijn en relatief goedkoop te vervaardigen.

De Duke-onderzoekers synthetiseerden goud, staafvormige nanodeeltjes met variërende lengte-breedteverhoudingen. De deeltjes van verschillende grootte vertoonden verschillende optische eigenschappen, dus door de groei van de nanostaafjes te beheersen, kon het team de deeltjes "afstemmen" om een ​​specifieke lichtfrequentie te verstrooien. De onderzoekers voegden vervolgens de afgestemde deeltjes toe aan antilichamen die binden aan groeifactorreceptoreiwitten die in ongewoon hoge concentraties aan de buitenkant van kankercellen worden aangetroffen. Toen de antilichamen zich vastklampten aan kankercellen, de gouden nanodeeltjes markeerden hun aanwezigheid.

Het team testte de methode door plakjes tumorbevattende muizenhersenen te baden in een oplossing van gouden nanodeeltjes samengevoegd met antilichamen. Door de afgestemde lichtfrequentie op het monster te laten schijnen, werden heldere punten onthuld waar de tumoren op de loer lagen. De afstembaarheid van de gouden nanodeeltjes is belangrijk, zegt teamlid Kevin Seekell, omdat het onderzoekers in staat stelt te kiezen uit een venster van lichtfrequenties die niet gemakkelijk worden geabsorbeerd door biologisch weefsel. Het zou onderzoekers ook in staat kunnen stellen om verschillend afgestemde nanodeeltjes aan verschillende antilichamen te hechten, een manier bieden om verschillende soorten tumoren te diagnosticeren op basis van de specifieke oppervlakte-eiwitten die de kankercellen vertonen. Toekomstig werk van het team zal zich ook richten op het ontwikkelen van een chirurgische sonde die gouden nanodeeltjes in een levend brein kan afbeelden. zegt Seekel.