(PhysOrg.com) -- Chemici van Rice University hebben een manier gevonden om meer dan 2 miljoen kleine gouddeeltjes, nanostaafjes genaamd, in een enkele kankercel te laden. De doorbraak zou de ontwikkeling van kankerbehandelingen kunnen versnellen die nanostaafjes als kleine verwarmingselementen zouden gebruiken om tumoren van binnenuit te koken.

Het onderzoek verschijnt deze week online in het chemisch tijdschrift Internationale editie van Angewandte Chemie .

"De borstkankercellen die we bestudeerden waren zo beladen met gouden nanostaafjes dat hun massa met gemiddeld ongeveer 13 procent toenam, " zei studieleider Eugene Zubarev, universitair hoofddocent scheikunde aan Rice. "Opmerkelijk, de cellen bleven normaal functioneren, zelfs met al dit goud erin."

Hoewel het uiteindelijke doel is om kanker te doden, Zubarev zei dat de strategie is om niet-toxische deeltjes af te leveren die pas dodelijk worden als ze worden geactiveerd door een laser. De nanostaafjes, die ongeveer zo groot zijn als een klein virus, kan anders onschadelijk licht oogsten en omzetten in warmte. Maar omdat elke nanostaaf minuscule warmte uitstraalt, veel zijn nodig om een ​​cel te doden.

"Ideaal, u een laser met laag vermogen wilt gebruiken om de risico's voor gezond weefsel te minimaliseren, en hoe meer deeltjes je in de cel kunt laden, hoe lager u het vermogensniveau en de bestralingstijd kunt instellen, " zei Zubarev, een onderzoeker bij Rice's BioScience Research Collaborative (BRC).

Helaas, wetenschappers die gouden nanostaafjes bestuderen, vonden het moeilijk om grote aantallen deeltjes in levende cellen te laden. Voor starters, nanostaafjes zijn puur goud, wat betekent dat ze niet in oplossing oplossen tenzij ze worden gecombineerd met een soort polymeer of oppervlakteactieve stof. De meest gebruikte hiervan is cetyltrimethylammoniumbromide, of CTAB, een zeepachtige chemische stof die vaak wordt gebruikt in haarconditioner.

CTAB is een belangrijk ingrediënt bij de productie van nanostaafjes, dus hebben wetenschappers er vaak op vertrouwd om nanostaafjes oplosbaar te maken in water. CTAB doet dit werk door het oppervlak van de nanostaafjes op dezelfde manier te coaten als zeepdruppels vet in afwaswater omhult en oplost. CTAB-omhulde nanostaafjes hebben ook een positieve lading op hun oppervlak, die cellen aanmoedigt om ze op te nemen. Helaas, CTAB is ook giftig, wat het problematisch maakt voor biomedische toepassingen.

In het nieuwe onderzoek Zubarev, Rice afgestudeerde student Leonid Vigderman en voormalig afgestudeerde student Pramit Manna, nu bij Applied Materials Inc., een methode beschrijven om CTAB volledig te vervangen door een nauw verwant molecuul genaamd MTAB waaraan aan één uiteinde twee extra atomen zijn bevestigd.

Door de extra atomen - een zwavel en een waterstof - kan MTAB een permanente chemische binding vormen met gouden nanostaafjes. In tegenstelling tot, CTAB bindt zwakker aan nanostaafjes en heeft de neiging om van tijd tot tijd in omringende media te lekken, waarvan wordt aangenomen dat het de onderliggende oorzaak is van CTAB-omhulde nanorod-toxiciteit.

Het kostte Zubarev, Vigderman en Manna enkele jaren om de optimale strategie te identificeren om MTAB te synthetiseren en te vervangen door CTAB op het oppervlak van de nanostaafjes. In aanvulling, ze ontwikkelden een zuiveringsproces dat alle sporen van CTAB volledig kan verwijderen uit een oplossing van nanostaafjes.