Gouden nanodeeltjes optimaliseren voor betere medische beeldvorming, medicijnafgifte en kankertherapie

Professionals in de gezondheidszorg gebruiken kleine gouddeeltjes (nanodeeltjes) voor een verscheidenheid aan medische toepassingen – van diagnostische beeldvorming tot behandeling van kanker. Goud werkt goed voor deze toepassingen omdat het geen negatieve reacties in het lichaam veroorzaakt, het gaat niet gemakkelijk af en het is gemakkelijk te zien op beeldvormingstests.

Onderzoekers van Ontario gebruikten de Canadese lichtbron aan de Universiteit van Saskatchewan om te bepalen of de grootte van gouden nanodeeltjes beïnvloedt hoe ze omgaan met een aminozuur dat L-cysteïne wordt genoemd. L-cysteïne speelt een sleutelrol in veel biologische processen in het menselijk lichaam. Het kan voorkomen dat gouden nanodeeltjes samen klonten, wat belangrijk is om ervoor te zorgen dat medische behandelingen goed werken. L-cysteïne kan een sterke binding met goud vormen, waardoor het op zijn beurt gemakkelijker kan worden bevestigd aan specifieke doelen, zoals kankercellen.

Het werk is gepubliceerd in De karakterisering van deeltjes- en deeltjessystemen.

Yolanda Hedberg, een professor in scheikunde aan de Western University, zegt dat hoewel veel verschillende maten gouden nanodeeltjes worden gebruikt in de geneeskunde, er weinig bekend is over hoe grootte hun prestaties beïnvloedt. “We proberen te begrijpen wat ze in het lichaam doen en waar ze naartoe gaan. Het is belangrijk om te weten of het (gouden) deeltje dezelfde grootte blijft, omdat elke grootte specifieke eigenschappen heeft en je het deeltje op deze manier ontwerpt en dan niet wilt dat het in het menselijk lichaam verandert.”

Het gebruik van Ultrabright Synchrotron Light-in combinatie met andere technieken-ontdekten Hedberg en haar team dat kleinere gouden nanodeeltjes (5 nanometer) sterker binden met L-cysteïne dan grotere (10, 15 en 20 nm). Ter referentie is een menselijk haar ongeveer 100.000 nm breed.

Ze ontdekten ook dat de kleinste gouden nanodeeltjes niet zoveel samen klonten wanneer L-cysteïne aanwezig was. Klonteren kan de effectiviteit, stabiliteit en veiligheid van nanodeeltjes negatief beïnvloeden. “Dit laat zien dat ze hun grootte en eigenschappen kunnen behouden in een biologische omgeving”, zegt Hedberg.

Hedberg zegt dat hun bevindingen kunnen worden gebruikt om de productie van optimaal formaat nanodeeltjes te informeren, om medicijnafgifte, kankertherapie en beeldvorming te verbeteren.

“Wanneer we precies begrijpen hoe de grootte de reactie met de omgeving beïnvloedt, kunnen we de deeltjesgrootte ontwerpen op een manier die we de nanomedicine zo effectief mogelijk maken.”