A*STAR-onderzoekers hebben een hybride metaal-polymeer nanodeeltje ontwikkeld dat oplicht in de zure omgeving rond tumorcellen. Niet-specifieke sondes die elke soort tumor kunnen identificeren, zijn uiterst nuttig voor het volgen van de locatie en verspreiding van kanker en de effecten van de behandeling, evenals het helpen van de eerste diagnose.

Kankertumoren hebben doorgaans een lagere pH-waarde dan normaal, die overeenkomen met een verhoogde zuurgraad, zowel in de cellen als in de extracellulaire micro-omgeving die de cellen omringt. Dit eenvoudige verschil tussen tumorcellen en normale cellen heeft ertoe geleid dat verschillende onderzoeksgroepen sondes hebben ontwikkeld die de lage pH van tumoren kunnen detecteren met behulp van optische beeldvorming, magnetische resonantie en positronemissietomografie.

De meeste van deze sondes, echter, richten op de intracellulaire pH, waarvoor de sondes de cellen moeten binnendringen om te kunnen werken. Een grotere uitdaging was om het verschil in extracellulaire pH tussen gezond weefsel en tumorweefsel te detecteren, aangezien het pH-verschil kleiner is. Succes zou betekenen dat de sondes niet nodig zijn om de cellen binnen te gaan.

"Ons doel is om de uitdaging aan te gaan om tumoren universeel te verlichten, " zegt Bin Liu van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. Liu's team, samen met collega's van de National University of Singapore, baseerden hun nieuwe sonde op polymeren die zichzelf assembleren op gouden nanodeeltjes. De resulterende hybride structuur is niet fluorescerend bij normale fysiologische pH-waarden:in plaats daarvan veranderen zure omstandigheden, vergelijkbaar met die rond tumorcellen van ongeveer pH 6,5, chemische groepen op het oppervlak van de sondes en schakelen hun fluorescentie in.

Na validatie van het schakelmechanisme in pH-gecontroleerde oplossingen, de onderzoekers testten de sondes met behulp van gekweekte cellen en ook in tumordragende muizen die werden verlicht onder fel licht. Vierentwintig uur na injectie in de muizen, duidelijke en duidelijke fluorescentie werd alleen gezien van tumordragend weefsel, met behulp van beeldvorming van het hele lichaam of onderzoek van verwijderde organen (zie afbeelding). Het vermogen om de fluorescentie van tumoren te observeren met behulp van niet-invasief onderzoek van het hele lichaam van levende muizen, wijst op het potentieel van de nanoprobes voor gebruik in klinische situaties bij menselijke patiënten.

"Onze sondes hebben tot nu toe bewezen biocompatibel te zijn, die cruciaal zullen zijn voor biomedische toepassingen, " zegt Liu. "We zijn nu van plan om verder te controleren op eventuele toxiciteitsproblemen en de biologische distributie en het farmacologische profiel van de sondes te beoordelen voordat we hopelijk doorgaan met klinische proeven, " voegt ze eraan toe. Dit is de laatste van verschillende recente ontwikkelingen in medische technologie op nanoschaal van Liu's groep.