Onderzoekers van Imperial College London en het Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Collège de France/UPMC) hebben hybride goud-silica nanodeeltjes ontworpen en ontwikkeld, die echte therapeutische "Zwitserse zakmessen" blijken te zijn. Getest in muizen en op gekweekte menselijke cellen, ze maken het mogelijk om twee vormen van tumorbehandeling en drie beeldvormende technieken te combineren. Ze hebben met name een grotere capaciteit voor het laden en afleveren van geneesmiddelen dan de vervoerders die momenteel op de markt zijn, wat interessante perspectieven opent voor kankeronderzoek. De resultaten zijn gepubliceerd in PNAS op 4 februari, 2015.

Het ontwikkelen van een tool die drie complementaire beeldvormingstechnieken koppelt (MRI, nabij-infraroodfluorescentie en een soort ultrasone beeldvorming genaamd "fotoakoestische") met twee vormen van therapie (chemotherapie en fotothermische therapie), allemaal binnen een bol met een diameter van 150 nanometer, is de prestatie die onlangs is geleverd door een internationaal team van chemici en specialisten op het gebied van biomedische technologie. Om dit te behalen, de onderzoekers synthetiseerden hybride objecten bestaande uit een mesoporeuze siliciumschil met gouden kwantumstippen.

Gouden kwantumdots zijn kleine nanodeeltjes (minder dan 2 nanometer) met unieke eigenschappen (fluorescentie, warmte productie, magnetisme) die heel anders zijn dan die van massief goud, of zelfs grotere gouden nanodeeltjes. Echter, hun gebrek aan stabiliteit in waterige oplosmiddelen (ze hebben de neiging om te aggregeren om grotere deeltjes te vormen) had tot nu toe hun gebruik in de biologie en de geneeskunde verhinderd. Door poreuze silica-omhulsels te "infuseren" met goudvoorlopers, onderzoekers zijn erin geslaagd gouden kwantumstippen in de poriën van de schaal te creëren (waardoor ze worden gestabiliseerd), evenals grotere gouden nanodeeltjes in de centrale holte. Stabiel in waterige oplossingen, deze "quantum ratel"-structuur kan zonder toxiciteit tot in het centrum van cellen doordringen. Het behoudt ook de optische en magnetische eigenschappen van gouden kwantumdots, terwijl ze hun opslagcapaciteit voor medicijnen maximaliseren.

De opname van hydrofoob goud in de silicabol hielp om de opslagcapaciteit voor doxorubicine aanzienlijk te vergroten, een middel tegen kanker dat vaak moeilijk te stabiliseren is in dit type poreuze matrix. De wetenschappers geloven dat het aandeel moleculen dat hun doel zou bereiken zou stijgen van 5 tot 95%, in vergelijking met (liposomale) geneesmiddelendragers die momenteel op de markt zijn. Naast dit vermogen om drugs te vervoeren, ze hebben potentieel in fotothermische therapie. In feite, wanneer ze worden geëxciteerd door een infraroodlaser, de deeltjes die de gouden kwantumstippen bevatten, zenden infrarode fluorescentie uit, maar ook voldoende warmte - tot 51°C - om kankercellen te doden. Dit maakte het mogelijk om de tumormassa bij muizen na een enkele behandeling met 55% te verminderen.

De productie van warmte kan ook worden gebruikt voor beeldvorming, omdat het een tijdelijke verwijding van gouden kwantumstippen veroorzaakt, die ultrasone golven produceert die kunnen worden gedetecteerd, zoals bij echografie. Bovendien, de fluorescentie die wordt uitgezonden door de laser-aangeslagen deeltjes reist door weefsel (dat geen infrarood absorbeert in deze golflengte), en kan daarom op een niet-invasieve manier worden gemeten. Eindelijk, voor maten kleiner dan 2 nanometer, goud wordt magnetisch. Het is dus mogelijk om kwantumrammelaars te gebruiken als contrastmiddel voor magnetische resonantie beeldvorming (MRI). Deze drie beeldvormende methoden (nabij-infraroodfluorescentie, fotoakoestische beeldvorming en MRI) maken het mogelijk om de tumor op complementaire manieren te observeren, met een zeer hoge ruimtelijke en temporele resolutie.

De onderzoekers onderzoeken nu hoe ze deze nanovectoren kunnen optimaliseren. Ze willen hun oppervlak "functionaliseren" met markers, zodat ze kankercellen kunnen identificeren en specifiek kunnen richten. Eindelijk, ze hopen de grootte van de gouddeeltjes in de centrale holte te kunnen verkleinen, om de drager volledig biologisch afbreekbaar te maken.