Lichtgevoelige nanodeeltjes zouden kunnen dienen als contrastmiddelen voor geavanceerde beeldvorming

Een nieuwe klasse van lichtgevoelige nanodeeltjes kan op een dag nieuwe benaderingen van medische beeldvorming mogelijk maken. Ze zijn ontwikkeld door een onderzoeksteam van Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU). De deeltjes absorberen laserlicht en zetten ze om in warmte, waardoor hun interne structuur, vergelijkbaar met gevouwen eiwitten. Het onderzoek was gepubliceerd in het dagboek Communicatiechemie.

De nieuw ontwikkelde deeltjes staan ​​bekend als nanodeeltjes met één keten (SCNP’s) en bestaan ​​uit individueel gevouwen polymeerketens. De wetenschappers hebben moleculen van de stofpolypyrrool in deze ketens ingebed, die licht absorberen in het nabij-infraroodbereik en omzetten in warmte. Laserbestraling zorgt er niet alleen voor dat de nanodeeltjes opwarmen, ze veranderen ook hun interne structuur.

“Wanneer blootgesteld aan licht, klontt elk individuele nanodeeltjes samen om een ​​bolvormige structuur te vormen die slechts enkele nanometer in diameter heeft. Dit opent de mogelijkheid om ze in specifieke delen van het lichaam te concentreren-zeker waar licht is”, zegt Mlu-chemistische professor Wolfgang Binder. Hij leidde de studie samen met Dr. Justus Friedrich Thümmler, professor Karsten Mäder van het Institute of Pharmacy en professor Jan Laufer van het Institute of Physics.

SCNP’s hebben een opmerkelijke thermoresponsiviteit; Hun structuur reageert op temperatuurveranderingen. Deze eigenschap is gebaseerd op het specifieke moleculaire ontwerp van de deeltjes, waardoor ze ook licht in warmte kunnen omzetten in warmte zeer efficiënt. Experimenten in het lab hebben aangetoond dat zelfs een zwakke laserstraal en relatief weinig nanodeeltjes voldoende zijn om zeer hoge lokale temperaturen te genereren – tot 85 ° C.

Dit effect is bijvoorbeeld belangrijk voor beeldvormingstechnieken die worden gebruikt bij medische diagnostische tests. De snelle verwarming van het weefsel geeft geluidsgolven af. Deze kunnen worden gemeten met foto -akoestische beeldvormingstechnieken, die op hun beurt kunnen worden gebruikt om 3D -modellen van de binnenkant van het lichaam te maken. Het team hoopt dat de nieuw ontwikkelde deeltjes de ontwikkeling van kanker in een paar jaar kunnen helpen bestuderen, bijvoorbeeld door foto -akoestische beeldvorming te gebruiken om tumoren te maken en hun reactie op de behandeling beter zichtbaar en gemakkelijker te volgen.

Maar het potentieel gaat nog verder: “In de toekomst willen we de nanodeeltjes gebruiken om een ​​actief ingrediënt op een gerichte manier in het lichaam te transporteren en het daar te activeren met behulp van licht en warmte”, legt Binder uit. De deeltjes kunnen mogelijk zelfs worden gebruikt om kankercellen te doden door lichtgestuurde warmte, een proces dat bekend staat als hyperthermie. Er zijn echter meer uitgebreide studies nodig om het therapeutische potentieel van de nieuwe deeltjes te onderzoeken.