Abstracte illustratie van verbeterde resolutie bereikt door nieuwe superresolutietechnologie. Credit: ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.2c12808
Onder leiding van Stefan Wilhelm, Ph.D., assistent-professor aan de Stephenson School of Biomedical Engineering aan de Universiteit van Oklahoma, publiceerde een team van onderzoekers van het Gallogly College of Engineering aan de OU, OU Health Sciences Center en Yale University onlangs een artikel in ACS Nano dat beschrijft hun ontwikkeling van een technologie voor beeldvorming met superresolutie om het begrip van de interactie tussen nanodeeltjes in cellen te verbeteren.
Naarmate technologiegedreven mogelijkheden in techniek en gezondheidszorg steeds groter worden, ontwikkelen wetenschappers en ingenieurs nieuwe technologieën om de toekomst van de gezondheid vooruit te helpen. Een van die gebieden, nanogeneeskunde, onderzoekt het gebruik van nanodeeltjes voor medicijnafgifte in het lichaam om infectieziekten of kanker te bestrijden.
De beoordeling van deze nanomedicijnen in cellen, weefsels en organen wordt vaak uitgevoerd door middel van optische beeldvorming, die een beperkte beeldresolutie kan hebben. Er zijn nieuwe beeldvormingstechnologieën nodig om nanodeeltjes in hun 3D-ultrastructurele context in biologische weefsels te zien.
“Om nanomedicijnen in biologische monsters te zien, gebruiken onderzoekers elektronenmicroscopie, die een uitstekende ruimtelijke resolutie biedt maar geen 3D-beeldvormingsmogelijkheden heeft, of optische microscopie, die uitstekende 3D-beeldvorming bereikt, maar een relatief lage ruimtelijke resolutie vertoont, ” zei Wilhelm.
“We tonen aan dat we 3D-beeldvorming van biologische monsters kunnen uitvoeren met elektronenmicroscopie-achtige resolutie. Deze techniek, superresolutiebeeldvorming genaamd, stelt ons in staat om nanomedicijnen in individuele cellen te zien. Met behulp van deze nieuwe beeldvormingsmethode met superresolutie kunnen we nu beginnen om nanodeeltjes in cellen te volgen en te monitoren, wat een voorwaarde is voor het ontwerpen van nanomedicijnen die veiliger en efficiënter zijn om bepaalde gebieden in cellen te bereiken.”
De onderzoekers pasten een 3D-beeldvormingstechniek met superresolutie toe, bekend als expansiemicroscopie, waarbij cellen worden ingebed in zwelbare hydrogels. Net als waterabsorberende materialen die in luiers worden gebruikt, zetten de hydrogelmaterialen fysiek uit tot 20 keer hun oorspronkelijke grootte bij contact met water.
“Deze uitbreiding maakt de beeldvorming mogelijk van cellen met een laterale resolutie van ongeveer 10 nanometer met behulp van een conventionele optische microscoop, ” zei Wilhelm. “We hebben deze methode gecombineerd met een benadering om metalen nanodeeltjes in cellen in beeld te brengen. Onze benadering maakt gebruik van het inherente vermogen van metalen nanodeeltjes om licht te verstrooien. We gebruikten het verstrooide licht om nanodeeltjes in cellen in beeld te brengen en te kwantificeren zonder dat er extra nanodeeltjeslabels nodig waren.”
De auteurs suggereren dat hun superresolutie beeldvormingsplatformtechnologie kan worden gebruikt om de engineering van veiligere en effectievere nanomedicijnen te verbeteren om de vertaling van deze technologieën naar de kliniek te bevorderen.
Meer informatie:
Vinit Sheth et al., Kwantificering van intracellulaire nanodeeltjesdistributies met driedimensionale superresolutiemicroscopie, ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.2c12808
Tijdschrift informatie:
ACS Nano
Aangeboden door de Universiteit van Oklahoma
