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

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

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

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

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

Forskarna distribuerade sedan dessa optimerade sonder i levande möss. Genom att funktionalisera proberna med en antikropp som känner igen ett tumörcellytprotein, de kunde använda dem för att rikta in sig på tumörer. Forskarna fann att vid fotoakustisk bildbehandling, de tumörriktade sonderna producerade signaler som var ungefär tre gånger starkare än de för omodifierade prober. Använder SERS, teamet kunde också övervaka koncentrationerna av sonderna i tumören, mjälte och lever i realtid med en hög grad av känslighet.

U.S. Dinish, en senior vetenskapsman 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.