Theranostica is een opkomend gebied van de geneeskunde waarvan de naam een ​​combinatie is van 'therapeutica' en 'diagnostiek'. Het idee achter theranostica is om medicijnen en/of technieken te combineren om gelijktijdig of sequentieel medische aandoeningen te diagnosticeren en te behandelen. en controleer ook de reactie van de patiënt. Dit bespaart tijd en geld, maar kan ook enkele van de ongewenste biologische effecten omzeilen die kunnen optreden wanneer deze strategieën afzonderlijk worden toegepast.

Vandaag, theranostische toepassingen maken steeds vaker gebruik van nanodeeltjes die diagnostische moleculen en medicijnen verenigen tot één enkel middel. De nanodeeltjes fungeren als dragers voor moleculaire "lading, " bijv. een medicijn of een radio-isotoop voor kankerpatiënten die radiotherapie ondergaan, gericht op specifieke biologische routes in het lichaam van de patiënt, terwijl schade aan gezonde weefsels wordt vermeden.

Eenmaal bij hun doelweefsel, de nanodeeltjes maken diagnostische beelden en/of leveren hun lading af. Dit is de allernieuwste technologie van "nanotheranostics, ", dat een belangrijk aandachtspunt van onderzoek is geworden, zij het met veel beperkingen die moeten worden overwonnen.

Nutsvoorzieningen, het lab van Sandrine Gerber bij EPFL, werken met natuurkundigen aan de Universiteit van Genève, hebben een nieuw nanotheranostisch systeem ontwikkeld dat verschillende problemen met eerdere benaderingen overwint. Het systeem maakt gebruik van "harmonische nanodeeltjes" (HNP's), een familie van metaaloxide nanokristallen met uitzonderlijke optische eigenschappen, in het bijzonder hun emissie als reactie op excitatie van ultraviolet naar infrarood licht, en hun hoge fotostabiliteit. Het was deze functie die HNP's in nanotheranostics bracht, toen wetenschappers enkele problemen met fluorescerende sondes probeerden op te lossen.

"De meeste door licht geactiveerde nanotheranostische systemen hebben hoogenergetisch UV-licht nodig om hun fotoresponsieve steigers te prikkelen, " zegt Gerber. "Het probleem is dat dit resulteert in een slechte penetratiediepte en levende cellen en weefsels kan beschadigen, die biomedische toepassingen beperkt."

Het nieuwe systeem dat de groep van Gerber heeft ontwikkeld, vermijdt deze problemen door gebruik te maken van met silica gecoate bismut-ferriet-HNP's die zijn gefunctionaliseerd met op licht reagerende moleculaire ladingen in kooien. Deze systemen kunnen eenvoudig worden geactiveerd met nabij-infrarood licht (golflengte 790 nanometer) en worden afgebeeld op een langere golflengte voor zowel detectie- als medicijnafgifteprocessen. Beide kenmerken maken het systeem medisch veilig voor patiënten.

Eenmaal licht getriggerd, de HNP's geven hun lading vrij - in dit geval L-tryptofaan, gebruikt als model. De wetenschappers volgden en kwantificeerden de afgifte met een techniek die vloeistofchromatografie en massaspectrometrie combineert, die het beeldvormende-diagnostische deel van het nanotheranostische systeem bestrijken.

De auteurs stellen dat "dit werk een belangrijke stap is in de ontwikkeling van nanocarrier-platforms die ontkoppelde beeldvorming in weefseldiepte en on-demand afgifte van therapieën mogelijk maken."