Onderzoekers van Rice University hebben een nieuwe en sterk verbeterde generatie contrastmiddelen gesynthetiseerd voor het taggen en realtime volgen van stamcellen in het lichaam.

Het middel combineert ultrakorte koolstofnanobuisjes en bismutclusters die verschijnen op röntgenfoto's die zijn gemaakt met computertomografie (CT) -scanners. De stabiele verbinding presteert meer dan acht keer beter dan het materiaal van de eerste generatie dat in 2013 werd geïntroduceerd volgens de onderzoekers.

"De primaire toepassing zal zijn om ze te volgen in stamceltherapieën om te zien of de cellen worden aangetrokken door de plaats van de ziekte, bijvoorbeeld, kanker - en in welke concentratie, " zei Rice-chemicus Lon Wilson over de verbinding die de onderzoekers Bi4C@US-tubes noemen.

"Magnetic resonance imaging wordt momenteel voor dat doel gebruikt en het werkt vrij goed, maar röntgentechnologie in de kliniek is veel meer beschikbaar, "zei hij. "Het is sneller en goedkoper, en het zou preklinische studies kunnen vergemakkelijken om stamcellen in vivo te volgen."

Het proces ontwikkeld door Wilson's team en collega's van CHI St. Luke's Health-Baylor St. Luke's Medical Center en Baylor College of Medicine wordt deze maand gedetailleerd beschreven in het tijdschrift American Chemical Society ACS toegepaste materialen en interfaces .

Bismut wordt gebruikt in cosmetica, pigmenten en geneesmiddelen, met name als het actieve ingrediënt in roze bismut (ook bekend als Pepto-Bismol), een antacidum. Voor deze toepassing, bismut nanoclusters ontwikkeld door het laboratorium van Rice chemicus Kenton Whitmire, een co-auteur van het artikel, worden gecombineerd met koolstofnanobuisjes die chemisch zijn behandeld om ze in te korten tot tussen de 20 en 80 nanometer en defecten aan hun zijwanden toe te voegen. De nanoclusters, die ongeveer 20 procent van de verbinding uitmaken, lijken zich via deze defecten sterk aan de nanobuisjes te hechten.

Wanneer geïntroduceerd in stamcellen, de behandelde nanobuisjes worden gemakkelijk te herkennen, zei Wilson. "Het is heel interessant om een ​​celcultuur te zien die ondoorzichtig is voor röntgenstralen. Ze zijn niet zo donker als bot (waar röntgenstralen niet doorheen kunnen dringen), maar ze zijn echt donker als ze vol zitten met deze agenten."

De verbinding werd getest in een CT-scanner in het St. Luke's Baylor Hospital, die de mogelijkheden van lege nanobuisjes vergeleek, de vorige generatie Bi@US-buizen en de nieuwe compound. Hounsfield-eenheden worden gebruikt om de röntgenverzwakking van contrastmiddelen te meten. De tests vonden ongeveer 188 Hounsfield-eenheden voor gewone ultrakorte nanobuisjes, 227 voor oudere Bi@US-buizen en 2, 178 voor de nieuwste verbinding. De meeste zachte weefsels vallen tussen 30 en 100 Hounsfield-eenheden, dus werd verwacht dat cellen die waren gelabeld met de nieuwe verbinding eruit zouden springen.

Verdere testen toonden aan dat de clusters hun nanobuisjes stevig vasthouden. De onderzoekers ontdekten geen afgifte van bismut uit de nanobuisjes die gedurende 48 uur bij lichaamstemperatuur werden getest.

Wilson zei dat het aan de federale Food and Drug Administration zal zijn om de nieuwe verbinding voor gebruik bij mensen goed te keuren. "Maar we zijn in een positie om preklinische studies te starten nu we hebben vastgesteld hoe goed we cellen kunnen laden en het feit dat cellen niet schijnbaar worden geschaad door de technologie en korte uitbarstingen van röntgenstralen, " hij zei.