Nanopartiklar kan ge diagnos och behandling i ett besök

Forskare vid Rice University och Baylor College of Medicine (BCM) har skapat en enda nanopartiklar som kan spåras i realtid med MRT som det hem i på cancerceller, taggar dem med en fluorescerande färg och dödar dem med värme. Allt-i-ett-partikel är en av de första exemplen från ett växande område som kallas "theranostics" som utvecklar teknologier läkare kan använda för att diagnostisera och behandla sjukdomar i ett enda förfarande.

Forskningen finns tillgänglig online i tidskriften avancerade funktionella material. Tester hittills involvera kulturer laboratorium cell, men forskarna säger MRT spårning är särskilt fördelaktigt då de rör sig mot tester på djur och människor.

"Några av de viktigaste frågorna inom nanomedicin idag är ca biodistribution - där partiklar gå in i kroppen och hur de kommer dit", säger studie medförfattare Naomi Halas. "Noninvasiv tester för biodistribution är oerhört användbart på vägen till FDA-godkännande, och denna teknik - att lägga till MRT funktionalitet till partikeln du testar och använder för terapi - är ett mycket lovande sätt att göra detta."

Halas, Rices Stanley C. Moore professor i elektro-och datorteknik och professor i kemi och biomedicinsk teknik, är en pionjär inom nanomedicin. Allt-i-ett-partiklar är baserade på nanoshells - partiklar hon uppfann på 1990-talet som för närvarande kliniska studier för behandling av cancer. Nanoshells skörd laserljus som normalt passerar ofarligt genom kroppen och omvandla den till tumör-dödande värme.

Vid utformningen av den nya partikelacceleratorn, samarbetar Halas med Amit Joshi, biträdande professor i BCM: s Division of Molecular Imaging, ändra nanoshells genom att lägga till en fluorescerande färg som lyser när den träffas av nära infraröda (NIR) ljus. NIR ljus är osynlig och ofarlig, så NIR avbildning skulle kunna ge läkare med ett sätt att diagnostisera sjukdomar utan kirurgi.

När man studerar olika sätt att fästa färgen, Halas "doktorand, Rizia Bardhan, fann att färga molekyler ut 40-50 gånger mer ljus om en liten lucka som fanns kvar mellan dem och ytan på nanoshell. Skillnaden var bara ett fåtal nanometer bred, men snarare än att slösa utrymme, infogas Bardhan ett lager av järnoxid som skulle kunna upptäckas med magnetkamera. Forskarna bifogade också en antikropp som gör att partiklarna binder till ytan av bröst-och äggstockscancer cancerceller.

I labbet, spårade laget fluorescerande partiklar och bekräftade att de riktade cancerceller och förgjorde dem med värme. Joshi sade att nästa steg blir att förstöra hela tumörer hos levande djur. Han uppskattar att testa på människor är minst två år bort, men det slutliga målet är ett system där en patient får ett skott som innehåller nanopartiklar med antikroppar som är skräddarsydda för patientens cancer. Med NIR imaging, MRI eller en kombination av de två, skulle läkarna observera partiklar framsteg genom kroppen, identifiera områden där tumörer finns och sedan döda dem med värme.

"Denna partikel ger fyra alternativ - två för avbildning och två för terapi" Joshi sagt. "Vi ser framför oss detta som en plattform teknik som kommer att presentera utövare med ett urval av alternativ för riktad behandling."

Så småningom, Joshi sagt, han hoppas att utveckla specifika versioner av partiklar som kan attackera cancer i olika stadier, särskilt tidigt stadium cancer som är svår att diagnostisera och behandla med dagens teknik. Forskarna förväntar sig också att använda olika antikroppar etiketter för att rikta särskilda former av sjukdomen. Halas sade laget har varit noga med att välja komponenter som antingen redan är godkänd för medicinskt bruk eller redan är i kliniska prövningar.

"Vad är trevligt är att varje enskild del av detta har godkänts eller är på väg mot godkännande av FDA", Halas sagt. "Vi sätter ihop komponenter som alla har bra och dokumenterad erfarenhet register."

Bardhan och BCM postdoktor Wenxue Chen är co-primär författare av papperet. Ytterligare Rice medförfattare inkluderar Emilia Morosan, biträdande professor i fysik och astronomi, och doktorander Ryan Huschka och Liang Zhao. Ytterligare BCM medförfattare inkluderar Robia Pautler, biträdande professor i neurovetenskap och radiologi, postdoktor Marc Bartels och doktorand Carlos Perez-Torres.

Källa: Rice University

Advertisement