Levende cellen in het lichaam kunnen onder toezicht worden geplaatst - hun locatie en migratie worden niet-invasief gedurende vele dagen in realtime gevolgd - met behulp van een nieuwe methode die is ontwikkeld door onderzoekers van KAUST.

De techniek maakt gebruik van magnetische kern-schaal ijzeren nanodraden als niet-toxische contrastmiddelen, die in levende cellen kunnen worden geïmplanteerd, het verlichten van de locatie van die cellen in een levend organisme wanneer ze worden gescand door magnetische resonantie beeldvorming (MRI). De techniek kan toepassingen hebben die variëren van het bestuderen en behandelen van kanker tot het volgen van medische behandelingen met levende cellen, zoals stamceltherapieën.

Jürgen Kosel en zijn team hebben onlangs aangetoond dat kern-schil ijzeren nanodraden kankercellen selectief kunnen doden met een combinatie-aanval, het afleveren van een geneesmiddel tegen kanker in doelcellen, terwijl het ook het celmembraan doorboort en hittegolven loslaat. Nutsvoorzieningen, in samenwerking met onderzoekers van de CIC biomaGUNE in San Sebastian, Spanje, het team heeft aangetoond dat hetzelfde type ijzeren kern, nanodraden van ijzeroxide, kan worden gebruikt voor niet-invasieve medische beeldvorming. De nanodraden kunnen mogelijk worden gebruikt als "theranostische" middelen, kunnen identificeren, volgen en vervolgens de doelcellen verwijderen.

"Het labelen en volgen van cellen is een hulpmiddel van onschatbare waarde geworden voor wetenschappelijke en klinische toepassingen, " zegt Aldo Martínez-Banderas, een doctoraat student in het team van Kosel. "Een van de belangrijkste aspecten van celvolgstudies is de gevoeligheid om een ​​klein aantal cellen te detecteren na implantatie, dus de sterke magnetisatie en biocompatibiliteit van onze nanodraden zijn voordelige kenmerken voor MRI-tracking."

De nanodraden presteerden goed als MRI-contrastmiddelen, zelfs bij zeer lage concentraties, en de magnetische respons kan worden afgestemd door de dikte van de nanodraadschaal te veranderen, het team liet zien. De biocompatibiliteit van de nanodraad maakte het mogelijk om de levende cellen op lange termijn te volgen. "De nanodraden hadden interactie met cellen zonder hun overleving in gevaar te brengen, functionaliteit of capaciteit om zich te vermenigvuldigen, " Martínez-Banderas legt uit. De gelabelde cellen konden worden gevolgd in celculturen of eenmaal geïnjecteerd in een levend dier. "De sterke magnetisatie van de nanodraden maakte de detectie mogelijk van ongeveer 10 gelabelde cellen in de hersenen van een muis gedurende een periode van ten minste minimaal 40 dagen, waardoor we hun exacte locatie en lot in het dier konden traceren, ', zegt Martínez-Banderas.

"Deze core-shell nanodraden hebben verschillende extra functies, inclusief de mogelijkheid om ze magnetisch te besturen om ze naar een bepaalde locatie te leiden, om drugs te dragen, of te verhitten met een laser, " zegt Kosel. "Door dat alles te combineren met de mogelijkheid om te volgen, ontstaat een theranostisch platform dat de deur kan openen voor veelbelovende nieuwe benaderingen in nanogeneeskunde."