Kwantumstippen, kleine halfgeleider nanodeeltjes die fel fluoresceren met scherp gedefinieerde kleuren, hebben een enorme belofte als biomedische beeldvormingsmiddelen, behalve één probleem:de meeste zijn gemaakt van potentieel gevaarlijke materialen zoals cadmium en selenium. Nutsvoorzieningen, echter, een samenwerking tussen onderzoekers van Stanford University en Xiamen University in China heeft geleid tot een stabiel, biocompatibele kwantumdot die de gewenste reeks eigenschappen lijkt te hebben die nodig zijn voor biomedische beeldvorming.

Het team onder leiding van Zhen Cheng van de Universiteit van Xiamen en Sanjiv Gambhir van de Stanford University School of Medicine rapporteerde zijn werk in het tijdschrift Nano-letters . Dr. Gambhir is de co-hoofdonderzoeker van het Stanford University Center for Cancer Nanotechnology Excellence and Translation.

Om het biocompatibiliteitsprobleem op te lossen, de onderzoekers zochten naar halfgeleidende materialen die de gewenste optische eigenschappen van fluoresceren in het nabij-infrarode gebied van het spectrum hadden en toch niet potentieel toxisch waren. Ze kozen voor een combinatie van indiumfosfide en zinksulfide en creëerden een nanodeeltje met een indiumfosfidekern en een zinksulfideschil. De resulterende kwantumdots fluoresceerden helder op 710 nanometer, een golflengte van licht die door biologische weefsels gaat en vanuit het lichaam kan worden gezien. Om de farmacologische eigenschappen van de kwantumstippen te verbeteren - hun vermogen om ongehinderd door de bloedbaan te reizen, doordringen in weefsels, en biologische doelen te bereiken - de onderzoekers bedekten de nanodeeltjes met een biocompatibel polymeer dat bekend staat als een dendrimeer. Deze coating diende ook als een handig bevestigingspunt voor een peptide van drie aminozuren, arginine-glycine-asparaginezuur, bekend als RGD, die zich richt op vele soorten tumoren.

Tests met kankercellen en tumordragende dieren toonden aan dat deze nanosondes duidelijk tumoren in beeld brachten waarvan bekend is dat ze aan RGD binden. Door hun kleine formaat, de kwantumstippen die zich in tumoren ophopen via de lekkende bloedvaten die tumoren omringen. Biodistributietests toonden aan dat ongeveer 60 procent van een geïnjecteerde dosis van de nieuwe kwantumdots binnen een dag uit het lichaam was verwijderd, en die 100 procent klaring werd binnen een week bereikt. Even belangrijk, dieren die werden gedoseerd met dit nieuwe type nanodeeltje ondervonden geen duidelijke nadelige effecten.

Dit werk, die gedetailleerd wordt beschreven in een document met de titel, "Een nieuw klinisch vertaalbaar fluorescerend nanodeeltje voor gerichte moleculaire beeldvorming van tumoren bij levende proefpersonen, " werd gedeeltelijk ondersteund door de NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, een alomvattend initiatief dat is ontworpen om de toepassing van nanotechnologie op de preventie te versnellen, diagnose, en behandeling van kanker. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.