Wetenschappers hebben aangetoond dat gouden nanobuisjes veel toepassingen hebben bij het bestrijden van kanker:interne nanosondes voor beeldvorming met hoge resolutie; vehikels voor medicijnafgifte; en middelen voor het vernietigen van kankercellen.

De studie, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen , beschrijft de eerste succesvolle demonstratie van het biomedische gebruik van gouden nanobuisjes in een muismodel van menselijke kanker.

Hoofdauteur van het onderzoek Dr. Sunjie Ye, die is gevestigd in zowel de School of Physics and Astronomy als het Leeds Institute for Biomedical and Clinical Sciences aan de Universiteit van Leeds, zei:"Hoge recidiefpercentages van tumoren na chirurgische verwijdering blijven een formidabele uitdaging bij kankertherapie. Chemo- of radiotherapie wordt vaak gegeven na een operatie om dit te voorkomen, maar deze behandelingen veroorzaken ernstige bijwerkingen.

Gouden nanobuisjes - dat wil zeggen, gouden nanodeeltjes met buisvormige structuren die lijken op kleine rietjes - hebben het potentieel om de doeltreffendheid van deze conventionele behandelingen te verbeteren door diagnose en therapie in één enkel systeem te integreren."

De onderzoekers zeggen dat een nieuwe techniek om de lengte van nanobuisjes te controleren het onderzoek ondersteunt. Door de lengte te regelen, de onderzoekers waren in staat gouden nanobuisjes te maken met de juiste afmetingen om een ​​soort licht te absorberen dat 'nabij-infrarood' wordt genoemd.

De corresponderende auteur van de studie, professor Steve Evans, van de School voor Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Leeds, zei:"Menselijk weefsel is transparant voor bepaalde lichtfrequenties - in het rood/infrarode gebied. Dit is de reden waarom delen van je hand rood lijken als er een fakkel doorheen schijnt.

"Als de gouden nanobuisjes door het lichaam reizen, als er licht van de juiste frequentie op schijnt, absorberen ze het licht. Deze lichtenergie wordt omgezet in warmte, zoals de warmte die door de zon op de huid wordt gegenereerd. Met behulp van een gepulseerde laserstraal, we waren in staat om de temperatuur in de buurt van de nanobuisjes snel te verhogen, zodat deze hoog genoeg was om kankercellen te vernietigen."

In celgebaseerde studies, door de helderheid van de laserpuls aan te passen, de onderzoekers zeggen dat ze konden controleren of de gouden nanobuisjes zich in de kankervernietigingsmodus bevonden, of klaar om tumoren in beeld te brengen.

Om de gouden nanobuisjes in het lichaam te zien, de onderzoekers gebruikten een nieuw type beeldvormingstechniek genaamd 'multispectrale opto-akoestische tomografie' (MSOT) om de gouden nanobuisjes in muizen te detecteren, waarin gouden nanobuisjes intraveneus waren geïnjecteerd. Het is de eerste biomedische toepassing van gouden nanobuisjes in een levend organisme. Er werd ook aangetoond dat gouden nanobuisjes uit het lichaam werden uitgescheiden en dat het daarom onwaarschijnlijk is dat ze problemen veroorzaken op het gebied van toxiciteit, een belangrijke overweging bij het ontwikkelen van nanodeeltjes voor klinisch gebruik.

Studie co-auteur Dr James McLaughlan, van de School of Electronic &Electrical Engineering aan de Universiteit van Leeds, zei:"Dit is de eerste demonstratie van de productie, en gebruik voor beeldvorming en kankertherapie, van gouden nanobuisjes die licht sterk absorberen binnen het 'optische venster' van biologisch weefsel.

"De nanobuisjes kunnen gericht zijn op tumoren en hebben een centrale 'holle' kern die kan worden geladen met een therapeutische lading. Deze combinatie van targeting en gelokaliseerde afgifte van een therapeutisch middel zou, in deze tijd van gepersonaliseerde geneeskunde, worden gebruikt om kanker te identificeren en te behandelen met minimale toxiciteit voor patiënten."

Het gebruik van gouden nanobuisjes in beeldvorming en andere biomedische toepassingen vordert momenteel via proefstadia naar vroege klinische studies.