Dipanjan Pan, hoogleraar scheikunde, biochemisch, en milieutechniek bij UMBC, en medewerkers publiceerden een baanbrekende studie in Natuurcommunicatie dat voor het eerst een methode aantoont voor het biosynthetiseren van plasmonische gouden nanodeeltjes in kankercellen, zonder de noodzaak van conventionele laboratoriummethoden. Het heeft het potentieel om biomedische toepassingen aanzienlijk uit te breiden.

Conventionele laboratoriumgebaseerde synthese van gouden nanodeeltjes vereist ionische voorlopers en reductiemiddelen die onderhevig zijn aan verschillende reactieomstandigheden zoals temperatuur, pH, en tijd. Dit leidt tot variatie in nanodeeltjesgrootte, morfologie en functionaliteiten die direct verband houden met hun internalisatie in cellen, hun verblijftijd in vivo, en opruiming. Om deze onzekerheden te vermijden, dit werk toont aan dat biosynthese van gouden nanodeeltjes efficiënt direct in menselijke cellen kan worden bereikt zonder dat conventionele laboratoriummethoden nodig zijn.

De onderzoekers onderzochten hoe verschillende kankercellen reageerden op de introductie van chloorgoudzuur in hun cellulaire micro-omgeving door gouden nanodeeltjes te vormen. Deze nanodeeltjes die in de cel worden gegenereerd, kunnen mogelijk worden gebruikt voor verschillende biomedische toepassingen, inclusief bij röntgenbeeldvorming en bij therapie door abnormaal weefsel of cellen te vernietigen.

In de krant, Pan en zijn team beschrijven hun nieuwe methode om deze plasmonische gouden nanodeeltjes binnen enkele minuten in cellen te produceren. in de celkern, gebruikmakend van polyethyleenglycol als afgiftevector voor ionisch goud. "We hebben een uniek systeem ontwikkeld waarbij gouden nanodeeltjes worden gereduceerd door cellulaire biomoleculen en die hun functionaliteit kunnen behouden, inclusief het vermogen om de resterende cluster naar de kern te leiden, ' zegt Pan.

Ze hebben ook gewerkt om het biomedische potentieel van deze benadering verder aan te tonen door in-situ biosynthese van gouden nanodeeltjes in een muizentumor te induceren, gevolgd door fotothermische sanering van de tumor. Pan legt uit dat de muisstudie een voorbeeld was van hoe "de intracellulaire vorming en nucleaire migratie van deze gouden nanodeeltjes een veelbelovende benadering vormt voor de toediening van geneesmiddelen."

"Goud is het typische edele element dat wordt gebruikt in biomedische toepassingen sinds de eerste colloïdale synthese meer dan drie eeuwen geleden, Pan merkt op. "Om het potentieel voor klinische toepassing te waarderen, echter, het meest uitdagende onderzoek dat voor ons ligt, zal zijn om nieuwe methoden te vinden om deze deeltjes te produceren met compromisloze reproduceerbaarheid met functionaliteiten die efficiënte cellulaire binding kunnen bevorderen, opruiming, en biocompatibiliteit en om hun langetermijneffecten op de menselijke gezondheid te beoordelen. Deze nieuwe studie is een kleine maar belangrijke stap in de richting van dat overkoepelende doel."