Microscopische medicijnmoleculen kunnen binnenkort het lichaam in worden gestuurd om ziekten te bestrijden en hun reis kan worden gevolgd met behulp van foto-akoestische beeldvorming, nadat onderzoekers een slim materiaal ontwikkelden dat kankerplaatsen in weefsels kan lokaliseren en afbeelden.

Een team van het A*STAR Singapore Bioimaging Consortium en Nanyang Technology University heeft een 'nano-fotonica-platform' ontwikkeld dat veranderingen meet in de lokale weefselomgeving op de plaats van een tumor of kanker, door enzymreacties te meten die specifiek zijn voor de kanker.

Dit nano-fotonica-platform bevat een veelbelovende verbinding voor het verhogen van het contrast van foto-akoestische beelden, die beeldvorming van weefsel in vivo mogelijk maakt.

"Nanomaterialen zijn erkend als veelbelovende platforms voor de strijd tegen veel urgente gezondheidsproblemen, waaronder kanker, cardiovasculaire en neurodegeneratieve ziekten, ", zeggen hoofdonderzoekers Malini Olivo van A*STAR en Xing Bengang van NTU.

"Echter, een cruciale uitdaging blijft bij het ontwerpen van gerichte nanoplatforms die in staat zijn om selectief te lokaliseren op de specifieke ziekten; vooral, tumorplaatsen voor diagnose in een vroeg stadium en effectieve behandeling, " legt Olivo uit, die zegt dat hun nieuwe werk deze uitdaging aangaat.

"Deze ontwikkelingen hebben het potentieel om de diagnostiek te verbeteren en de ontwikkeling van therapieën mogelijk te maken die op celniveau kunnen worden geleverd, wat leidt tot minder bijwerkingen, "zegt Olivia.

Voorheen had directe targeting van zieke cellen liganden (of moleculen) gebruikt om nanodeeltjes te binden aan een cel met de complementaire receptor.

Echter, Olivo zegt dat het onvermogen van het ligand om onderscheid te maken tussen normale en tumorcellen een fout in de strategie was. Een sleutel tot de nieuwste innovatie is dat het nanofotonica-platform is aangepast om te reageren op een tumorspecifiek enzym en zich vervolgens op die plaats ophoopt.

De accumulatie van het nano-fotonica-platform verbetert de effectiviteit van lichtbehandelingen die kankercellen doden, zoals fotodynamische therapie en laserbestraling, en opent de mogelijkheid om tumorgroei te remmen door injectie van slimme medicijnen op nanoschaal.

Olivo zegt dat nanostructuren een groot potentieel bieden in biomedische toepassingen vanwege eigenschappen zoals afstembare chemische samenstelling, flexibele morfologie, groot oppervlak, en multivalent bindingsvermogen.

Nanostructuren hebben ook het potentieel om poriën in de bekleding van bloed- en lymfevatwanden binnen te dringen, waardoor de nanostructuren zich effectiever kunnen richten op en zich ophopen in het zieke gebied.

Olivo zegt dat hun aanpak kan worden uitgebreid naar andere gebieden van nanogeneeskunde, het openen van "nieuwe deuren voor selectieve en nauwkeurige theranostica in toekomstige klinische toepassingen."