(PhysOrg.com) -- Onderzoekers hebben een nieuwe beeldvormingstool gedemonstreerd voor het volgen van structuren, koolstofnanobuisjes genaamd, in levende cellen en de bloedbaan. die zouden kunnen helpen bij de inspanningen om het gebruik ervan in biomedisch onderzoek en klinische geneeskunde te perfectioneren.

De structuren hebben potentiële toepassingen bij het toedienen van medicijnen voor de behandeling van ziekten en beeldvorming voor kankeronderzoek. Tijdens het productieproces worden twee soorten nanobuisjes gemaakt, metaal en halfgeleidend. Tot nu, echter, er is geen techniek om beide typen in levende cellen en de bloedbaan te zien, zei Ji-Xin Cheng, een universitair hoofddocent biomedische technologie en chemie aan de Purdue University.

De beeldtechniek, tijdelijke absorptie genoemd, gebruikt een pulserende nabij-infraroodlaser om energie in de nanobuisjes te deponeren, die vervolgens worden gesondeerd door een tweede nabij-infraroodlaser.

De onderzoekers hebben belangrijke obstakels overwonnen bij het gebruik van de beeldtechnologie, het detecteren en monitoren van de nanobuisjes in levende cellen en laboratoriummuizen, zei Chen.

"Omdat we dit op hoge snelheid kunnen doen, we kunnen in realtime zien wat er gebeurt terwijl de nanobuisjes in de bloedbaan circuleren, " hij zei.

De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een onderzoekspaper die op zondag (4 december) online is geplaatst in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

De beeldvormingstechniek is "labelvrij, " wat betekent dat het niet vereist dat de nanobuisjes worden gemarkeerd met kleurstoffen, waardoor het potentieel praktisch is voor onderzoek en geneeskunde, zei Chen.

"Het is een fundamenteel hulpmiddel voor onderzoek dat de wetenschappelijke gemeenschap informatie zal verschaffen om te leren hoe het gebruik van nanobuisjes voor biomedische en klinische toepassingen kan worden geperfectioneerd, " hij zei.

De conventionele beeldvormingsmethode maakt gebruik van luminescentie, wat beperkt is omdat het de halfgeleidende nanobuisjes detecteert, maar niet de metalen.

De nanobuisjes hebben een diameter van ongeveer 1 nanometer, of ruwweg de lengte van 10 waterstofatomen aan elkaar geregen, waardoor ze veel te klein zijn om gezien te worden met een conventionele lichtmicroscoop. Een uitdaging bij het gebruik van het transiënte absorptiebeeldvormingssysteem voor levende cellen was het elimineren van de interferentie veroorzaakt door de achtergrondgloed van rode bloedcellen, die helderder is dan de nanobuisjes.

De onderzoekers losten dit probleem op door de signalen van rode bloedcellen en nanobuisjes te scheiden in twee afzonderlijke 'kanalen'. Het licht van de rode bloedcellen is iets vertraagd in vergelijking met het licht dat door de nanobuisjes wordt uitgestraald. De twee soorten signalen zijn "fasegescheiden" door ze te beperken tot verschillende kanalen op basis van deze vertraging.

Onderzoekers gebruikten de techniek om nanobuisjes te zien circuleren in de bloedvaten van de oorlellen van muizen.

"Dit is belangrijk voor de toediening van medicijnen, omdat je wilt weten hoe lang nanobuisjes in bloedvaten blijven nadat ze zijn geïnjecteerd, "Zei Cheng. "Dus je moet ze in realtime visualiseren terwijl ze in de bloedbaan circuleren."

de structuren, enkelwandige koolstofnanobuizen genoemd, worden gevormd door het oprollen van een één atoom dikke laag grafiet, grafeen genaamd. De nanobuisjes zijn inherent hydrofoob, dus sommige van de nanobuisjes die in het onderzoek werden gebruikt, waren gecoat met DNA om ze in water oplosbaar te maken, die nodig is om in de bloedbaan en in de cellen te worden getransporteerd.

De onderzoekers hebben ook afbeeldingen gemaakt van nanobuisjes in de lever en andere organen om hun verspreiding bij muizen te bestuderen. en ze gebruiken de beeldvormingstechniek om andere nanomaterialen zoals grafeen te bestuderen.