A*STAR-forskare har utvecklat en hybrid metall-polymer nanopartikel som lyser upp i den sura miljön som omger tumörceller. Ospecifika sonder som kan identifiera alla typer av tumörer är extremt användbara för att övervaka platsen och spridningen av cancer och effekterna av behandling, samt underlätta initial diagnos.

Cancertumörer har vanligtvis lägre pH-värden än normalt, vilket motsvarar ökad surhet både inne i cellerna och inom den extracellulära mikromiljön som omger cellerna. Denna enkla skillnad mellan tumörceller och normala celler har lett till att flera forskargrupper har utvecklat sonder som kan upptäcka tumörernas låga pH med hjälp av optisk avbildning, magnetisk resonans och positronemissionstomografi.

De flesta av dessa sonder, dock, målinrikta det intracellulära pH, vilket kräver att sonderna kommer in i cellerna för att fungera. En större utmaning har varit att upptäcka skillnaden i extracellulärt pH mellan frisk vävnad och tumörvävnad då pH-skillnaden är mindre. Framgång skulle innebära att sonderna inte krävs för att komma in i cellerna.

"Vårt mål är att ta itu med utmaningen att belysa tumörer universellt, " säger Bin Liu från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. Lius team, tillsammans med kollegor från National University of Singapore, baserade sin nya sond på polymerer som självmonteras på guldnanopartiklar. Den resulterande hybridstrukturen är inte fluorescerande vid normala fysiologiska pH-värden:istället ändrar sura förhållanden som liknar de runt tumörceller på cirka pH 6,5 kemiska grupper på probernas yta och sätter på deras fluorescens.

Efter att ha validerat omkopplingsmekanismen i pH-kontrollerade lösningar, forskarna testade sonderna med odlade celler och även i tumörbärande möss upplysta under starkt ljus. Tjugofyra timmar efter injektion i mössen, uppenbar och tydlig fluorescens sågs endast från tumörbärande vävnad, med antingen helkroppsavbildning eller undersökning av avlägsnade organ (se bild). Förmågan att observera fluorescensen av tumörer med hjälp av icke-invasiv helkroppsundersökning av levande möss indikerar potentialen hos nanoproberna för användning i kliniska situationer med mänskliga patienter.

"Våra sonder har hittills visat sig vara biokompatibla, som kommer att vara avgörande för biomedicinska tillämpningar, " säger Liu. "Vi planerar nu att kontrollera ytterligare för eventuella toxicitetsproblem och bedöma den biologiska fördelningen och den farmakologiska profilen för sonderna innan vi förhoppningsvis går vidare till kliniska prövningar, ", tillägger hon. Detta är den senaste av flera nya framsteg inom medicinsk teknik i nanoskala från Lius grupp.