Kleine siliciumkristallen veroorzaakten geen gezondheidsproblemen bij apen drie maanden nadat grote doses waren geïnjecteerd, een stap voorwaarts in de zoektocht om dergelijke materialen in klinieken te brengen als middelen voor biomedische beeldvorming, volgens een nieuwe studie.

De bevindingen, online gepubliceerd op 10 juli in het tijdschrift ACS Nano , suggereren dat de silicium nanokristallen, bekend als kwantumstippen, kan een veilig hulpmiddel zijn voor diagnostische beeldvorming bij mensen. De nanokristallen absorberen en zenden licht uit in het nabij-infrarode deel van het spectrum, een kwaliteit waardoor ze ideaal zijn om dieper in weefsel te kijken dan traditionele op fluorescentie gebaseerde technieken.

"Quantum stippen, of nanokristallen, zijn erg, veelbelovend voor biomedische beeldvormingstoepassingen, maar iedereen maakt zich zorgen over de toxiciteit en wat er met hen zal gebeuren als ze verslechteren, " zei co-hoofdauteur Folarin Erogbogbo, een onderzoeksassistent-professor aan de universiteit van Buffalo die sindsdien een nieuwe functie heeft aanvaard als assistent-professor biomedische technologie aan de San Jose State University. "Siliconen nanokristallen kunnen daarvoor de oplossing zijn, omdat ze geen materialen bevatten zoals cadmium die in andere kwantumstippen voorkomen. en worden over het algemeen als niet-toxisch beschouwd."

Het onderzoek was een samenwerking tussen UB, Chinees PLA Algemeen Ziekenhuis in China, Staatsuniversiteit van San José, Nanyang Technological University in Singapore en Korea University in Zuid-Korea. Het maakt deel uit van een grotere hoeveelheid onderzoek die veel van de teamleden hebben uitgevoerd om het effect van verschillende nanodeeltjes in diermodellen te onderzoeken.

De onderzoekers testten de silicium quantum dots in resusapen en muizen, elk dier injecteren met 200 milligram van de deeltjes per kilogram van het gewicht van het dier.

Bloedonderzoeken die gedurende drie maanden daarna werden afgenomen, vertoonden geen tekenen van toxiciteit bij zowel de muizen als de apen, en alle dieren leken in de loop van het onderzoek gezond. De proefpersonen aten, dronken, verzorgd, onderzocht en normaal geplast.

De siliciumkristallen deden, echter, verzamelen en verblijven in de levers en milten van de muizen, resulterend in bijwerkingen waaronder ontsteking en vlekkerige dood van levercellen.

interessant, hetzelfde gebeurde niet met de resusapen:de organen van de apen zagen er normaal uit, zonder de schade die bij de muizen wordt gezien.

Deze discrepantie roept de vraag op hoe nuttig toxiciteitsonderzoeken bij muizen kunnen zijn bij het bepalen van het potentiële effect van een nanokristal op mensen, zei co-auteur Paras Prasad, SUNY Distinguished Professor in de chemie, natuurkunde, elektrotechniek en geneeskunde aan de UB, en uitvoerend directeur van UB's Institute for Lasers, Fotonica en biofotonica.

Quantum dots en andere nanodeeltjes hebben - vanwege hun kleine formaat - toegang tot delen van het lichaam waar grotere deeltjes gewoon niet kunnen komen. Door deze en andere factoren, de verschillen in anatomische schaal tussen muizen en primaten kunnen belangrijker zijn in nanogeneeskunde dan in andere farmaceutische gebieden, zei Prasad.

"Zelfs bij hoge doses, we zagen helemaal geen nadelige bijwerkingen bij apen ondanks de problemen bij muizen, "Zei Prasad. "Dit is de eerste test van deze siliciumkwantumdots in primaten, en de onderzoeksresultaten markeren een stap voorwaarts in de richting van mogelijke klinische toepassingen."

Het feit dat het silicium niet biologisch afbreekt in de muizen was zeer verrassend, zei co-auteur Mark Swihart, een UB-hoogleraar chemisch en biologisch ingenieur en co-directeur van UB's New York State Center of Excellence in Materials Informatics.

"Over het algemeen, mensen gaan ervan uit dat silicium kwantumstippen biologisch afbreekbaar zijn, " zei Swihart. "Dat hebben we niet zien gebeuren, en we denken dat dit te wijten kan zijn aan het feit dat we het oppervlak hebben afgedekt met organische, Door de FDA goedgekeurde moleculen om te voorkomen dat de kwantumstippen te snel degraderen.

"Misschien hebben we het te goed gedaan om ze te beschermen, "Vervolgde Swihart. "Als je je auto echt de hele tijd mooi in de was had gehouden, het zou nooit roesten. Dat is wat we hebben gedaan met deze kwantumstippen."