Ett organiskt färgämne som kan lysa upp cancerceller för två kraftfulla bildtekniker som ger kompletterande diagnostisk information har utvecklats och framgångsrikt testats i möss av A*STAR -forskare.

Imaging tumörer är mycket viktigt för cancerforskning, men varje bildteknik har sina egna begränsningar för att studera cancer i levande organismer. För att övervinna begränsningarna för enskilda tekniker, forskare använder vanligtvis en kombination av olika avbildningsmetoder - en metod som kallas multimodal bildbehandling. På det här sättet, de kan få kompletterande information och därmed en mer fullständig bild av cancer.

Två mycket effektiva metoder för avbildning av tumörer är fotoakustisk avbildning och ytförstärkt Ramanspridning (SERS). Fotoakustisk avbildning kan avbilda djup vävnad med bra upplösning, medan SERS detekterar små mängder av en målmolekyl. För att samtidigt använda både fotoakustisk avbildning och SERS, en sond måste producera signaler för båda avbildningsmetoderna.

Vid multimodal avbildning, forskare kombinerar vanligtvis prober för varje avbildningsmodalitet till en enda tvåmolekylär sond. Dock, teamen från Malini Olivo vid A*STAR Singapore Bioimaging Consortium och Bin Liu vid A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, tillsammans med utomeuropeiska medarbetaren Ben Zhong Tang från Hong Kong University of Science and Technology, antog en annan metod-de utvecklade enkelmolekylprober som kan användas för både fotoakustisk avbildning och SERS. Sonderna är baserade på organiska cyaninfärgämnen som absorberar nära-infrarött ljus, som har fördelen av att kunna tränga djupt igenom vävnad, gör det möjligt att avbilda tumörer djupt i kroppen.

När teamet hade verifierat att sonderna fungerade för båda avbildningsmetoderna, de optimerade probernas prestanda genom att tillsätta guldnanopartiklar till dem för att förstärka SERS -signalen och genom att inkapsla dem i polymeren polyetylenglykol för att stabilisera deras strukturer.

Forskarna distribuerade sedan dessa optimerade sonder i levande möss. Genom att funktionalisera sonderna med en antikropp som känner igen ett tumörcell-ytprotein, de kunde använda dem för att rikta tumörer. Forskarna fann att, i fotoakustisk avbildning, de tumörmålade sonderna producerade signaler som var ungefär tre gånger starkare än de hos oförändrade prober. Med SERS, laget kunde också övervaka koncentrationerna av sonderna i tumören, mjälte och lever i realtid med hög känslighet.

U.S. Dinish, en senior forskare i Olivos grupp, påminner om lagets "överraskning över nanokonstruktionens känslighet och potential." Han räknar med att sonden kan användas för att vägleda kirurgiskt avlägsnande av tumörer.