Een nieuwe methode om gouden nanodeeltjes te produceren in kankercellen

Dipanjan Pan, hoogleraar chemische, biochemische en milieutechniek aan UMBC, en medewerkers publiceerden een baanbrekende studie in Nature Communications dat demonstreert voor het eerst een methode 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 worden onderworpen aan verschillende reactieomstandigheden zoals temperatuur, pH en tijd. Dit leidt tot variatie in nanodeeltjesgrootte, morfologie en functionaliteiten die rechtstreeks verband houden met hun internalisatie in cellen, hun verblijftijd in vivo en klaring. Om deze onzekerheden te vermijden, toont dit werk aan dat biosynthese van gouden nanodeeltjes efficiënt rechtstreeks in menselijke cellen kan worden bereikt zonder dat conventionele laboratoriummethoden nodig zijn.

De onderzoekers keken 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, waaronder bij röntgenbeeldvorming en bij therapie door abnormaal weefsel of cellen te vernietigen.

In de paper beschrijven Pan en zijn team hun nieuwe methode om deze plasmonische gouden nanodeeltjes binnen enkele minuten in cellen te produceren, in de celkern, met behulp van polyethyleenglycol als een afleveringsvector voor ionisch goud. “We hebben een uniek systeem ontwikkeld waarbij gouden nanodeeltjes worden gereduceerd door cellulaire biomoleculen en die hun functionaliteit behouden, inclusief het vermogen om de resterende cluster naar de kern te geleiden”, zegt Pan.

Ze werkten ook om het biomedische potentieel van deze benadering verder aan te tonen door in-situ biosynthese van gouden nanodeeltjes in een muistumor te induceren, gevolgd door fotothermische sanering van de tumor. Pan legt uit dat de muizenstudie een voorbeeld was van hoe “de intracellulaire vorming en nucleaire migratie van deze gouden nanodeeltjes een veelbelovende benadering vormt voor het toedienen van medicijnen.”

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