Nanyang Technological University (NTU) heeft een unieke biomarker uitgevonden met twee uitzonderlijke functies.

Eerst, het licht op wanneer het tumorcellen detecteert, zodat wetenschappers beter kunnen kijken. En het kan tegelijkertijd ook geneesmiddelen tegen kanker afgeven aan de specifieke cellen.

Deze nieuwe biomarker, die een enorm potentieel heeft voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, is gemaakt van een nanofosfordeeltje, tienduizend keer kleiner dan een zandkorrel.

NTU-universitairen Zhang Qichun en Joachim Loo hebben een manier gevonden om het nanodeeltje te laten oplichten wanneer het wordt geactiveerd door nabij-infrarood licht dat wordt uitgezonden door een beeldvormingsapparaat en alleen als tumorcellen kleine signaalmoleculen afgeven.

Prof Zhang zei dat het gebruik van nabij-infrarood licht, die onzichtbaar is voor het menselijk oog, is uniek omdat de meeste beeldvormingstechnieken ultraviolet licht of zichtbaar licht gebruiken.

"Nabij-infraroodlicht kan 3 tot 4 cm voorbij de huid doordringen tot diep weefsel, veel dieper dan zichtbaar licht. Het veroorzaakt ook geen schade aan gezonde cellen, in tegenstelling tot ultraviolet of zichtbaar licht, " voegde prof Zhang toe, een materiaaldeskundige.

"Zichtbaar licht veroorzaakt ook fotoverbleking, dat is de vernietiging van de fluorescentiekleurstof die de hoeveelheid tijd vermindert die artsen en wetenschappers hebben om een ​​weefselmonster af te beelden. Onze nieuwe biomarker heeft dergelijke belangrijke beperkingen die bestaan ​​in bestaande biologische markers effectief geëlimineerd."

De doorbraak heeft geresulteerd in twee papers gepubliceerd in: Klein , een van 's werelds beste wetenschappelijke tijdschriften voor materiaalwetenschap en nanotechnologie.

Prof Loo zei dat hun nieuwe biomarker ook medicijnen tegen kanker kan afgeven door een laag coating te creëren die is geladen met medicijnen aan de buitenkant van het nanodeeltje. De medicijnen komen vrij wanneer de biomarker oplicht als reactie op het nabij-infraroodlicht.

"Dit is de eerste keer dat we bio-imaging kunnen doen, en mogelijk tegelijkertijd gericht zijn op de levering van medicijnen, zoals bewezen in kleine dierproeven, " zei prof. Loo, een expert op het gebied van nanotechnologie en bio-imaging. "Onze doorbraak zal nieuwe deuren openen op de verschillende gebieden van nanogeneeskunde, bio-imaging en kankertherapieën."

De nieuwe biomarker heeft ook andere voordelen. Het heeft tweemaal het contrast van conventionele kleurstoffen en kan tot drie verschillende kleuren licht uitstralen. Dit betekent dat het een betere differentiatie tussen gezonde cellen en tumorcellen mogelijk maakt.

In tegenstelling tot andere nieuwe biomarkers die worden gebruikt voor beeldvorming, zoals kwantumdots, de NTU-biomarker is ook niet-toxisch gebleken, tot twee dagen in het lichaam blijven voordat het onschadelijk wordt uitgestoten.

Vooruit gaan, het team van NTU's School of Materials Science and Engineering zal proberen meerdere lagen medicijnen in hun biomarker te laden. Indien succesvol, artsen zullen achtereenvolgens twee of meer medicijnen kunnen vrijgeven via de biomarker. Dit is gunstig voor kankerpatiënten omdat er minder bijwerkingen zullen zijn vanwege de kleine toegediende doses en ook een hogere werkzaamheid omdat de biomarker het vermogen heeft om tumorcellen nauwkeurig te targeten.

Het project, die drie jaar duurde, wordt mede gefinancierd door NTU, het ministerie van Onderwijs en de National Research Foundation, Singapore.

De ontdekking is een belangrijke bijdrage aan de onderzoeksinspanningen van de universiteit in Future Healthcare, dat is een van NTU's Five Peaks of Excellence - interdisciplinaire onderzoeksgebieden waarin de universiteit een wereldwijde stempel wil drukken. De andere vier pieken zijn Sustainable Earth, Nieuwe media, de Oost-West kennishub en Innovation Asia.