Een pan-Europees team van onderzoekers waarbij de Universiteit van Oxford betrokken is, heeft een nieuwe techniek ontwikkeld om cellulaire 'blauwdrukken' te leveren die wetenschappers kunnen helpen bij het interpreteren van de resultaten van X-ray fluorescentie (XRF) mapping.

XRF-beeldvorming wordt gebruikt voor een breed scala aan elementaire analyses en heeft een aantal op medicijnen gebaseerde potentiële toepassingen, inclusief het volgen en begrijpen van ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, en de evaluatie van vergiftiging door zware metalen.

Een barrière waarmee deze technologie wordt geconfronteerd, is het ontbreken van cellulaire blauwdrukken waarmee de kaarten die voortkomen uit XRF-beeldvorming kunnen worden vergeleken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers zijn erin geslaagd om niet-biologische elementen in koolstofnanobuisjes te verzegelen - kleine buisjes die 50 duizend keer dunner zijn dan een mensenhaar - om 'nanoflesjes' te maken die naar individuele cellen kunnen worden gestuurd om deze blauwdrukken te helpen maken.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Dr Chris Serpell, een docent scheikunde aan de Universiteit van Kent die aan het project werkte terwijl hij een onderzoeksbeurs uitvoerde in de groep van professor Ben Davis in Oxford, zei:'Het verbazingwekkende aan deze bevindingen is dat de niet-biologische elementen giftig of gasvormig zijn, maar ze zijn veilig verzegeld in de nanoflessen door slechts een enkele laag koolstofatomen. We zijn erg blij dat dit artikel het biologische potentieel van koolstofnanobuisjes kan laten zien.'

Dr. Serpell zegt dat door gebruik te maken van de inhoud van deze nanoflessen – zoals barium, lood of gasvormig krypton - als 'contrastmiddelen', XRF-beeldvorming zou een veel wijder verspreide techniek kunnen worden, inzicht verschaffen in het gedrag van eiwitten die metalen gebruiken, en de rol die ze spelen in de gezondheid.

Hij voegde eraan toe:'Koolstofnanobuisjes werden ooit aangeprezen als een wondermiddel voor bijna elk technologisch probleem, maar de laatste jaren zijn mensen veel cynischer geworden over hun nut. Deze resultaten laten zien dat er unieke toepassingen zijn die alleen mogelijk zijn met nanobuisjes - ze evolueren nu naar realistische toepassingen.

'Hoewel het nog in een zeer vroeg stadium in de pijplijn zit, deze technologie zal naar verwachting nieuwe inzichten opleveren in ziektetoestanden en de effecten van vergiftiging door zware metalen, wat op zijn beurt kan leiden tot nieuwe zorgtechnologieën. Een vergelijkbare benadering zou ook kunnen worden gebruikt om radioactieve elementen specifiek aan tumoren te leveren voor therapie, of om andere beeldvormende modi zoals MRI te verbeteren.'

Professor Davis, van de scheikunde van Oxford, zei:'Dit werk maakte deel uit van een trainingsnetwerk in heel Europa, bekend als RADDEL, dat werd gelanceerd op basis van een eerdere ontdekking dat radioactief jodide in verzegelde buizen kon worden verpakt om in levende dieren te worden gebruikt.

'Dit nieuwe onderzoek heeft die bevinding uitgebreid, het creëren van een spectaculair systeem dat veel moeilijkere elementen inkapselt en in cellen afbeeldt met behulp van de zelden gebruikte techniek van XRF. We hebben deze methode kunnen gebruiken om te zien hoe de buisjes hun weg vinden naar verschillende compartimenten in individuele cellen, grotendeels bepaald door hoe we die buizen chemisch "versieren".

'Het is een treffend voorbeeld van iets dat met een andere constructie moeilijk zou zijn om een ​​gas te nemen en het te 'bottelen' voordat je de fles naar een compartiment in een cel stuurt, zodat je het gas kunt gebruiken voor beeldvorming.'