Polymernanoagens som kan "lysa upp" små områden av sjuka vävnader som konventionella metoder inte kan upptäcka, har skapats av en forskargrupp ledd av Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore)

Nanoagenterna, känd som "halvledarpolymer nanopartiklar" (SPN), kan lagra ljusenergi från källor som solljus, nära-infrarött ljus eller till och med ljus från mobiltelefoner, och avger sedan långvarigt "efterglödljus".

Forskargruppen från NTU Singapore skräddarsydda högkänsliga SPN:er för att spåra och låsa fast vid sjuka vävnader i kroppen, såsom cancerceller, skicka tillbaka nära-infraröda signaler som kan tas emot och tolkas av standardbildutrustning.

Forskare och läkare har nu mer tid att titta på testresultat, eftersom nanoagenterna fortsätter att självbelysa och deras ljusintensitet minskar med hälften först efter sex minuter.

Alternativt om det förvaras vid -20 grader Celsius, provet kommer att behålla sina resultat i en månad, vilket gör det bekvämt för andra diagnostiska experter att tolka och granska resultaten vid ett senare tillfälle.

När den testades på möss, metoden gav resultat 20 till 120 gånger känsligare än nuvarande optiska avbildningsmetoder och 10 gånger snabbare när det gäller att visa upp sjuka vävnader.

Till skillnad från konventionella optiska efterglödsmedel som är mindre ljusa och innehåller tungmetalljoner av sällsynta jordartsmetaller som är giftiga för biologiska celler, de nya nanoagenterna är också organiska, biologiskt nedbrytbara och innehåller biologiskt godartade ingredienser som är giftfria.

Forskningen publicerades i den vetenskapliga tidskriften Naturens bioteknik den 16 oktober. Det kan leda till framtida potentiella tillämpningar inom bildstyrd kirurgi och för att övervaka effekterna av läkemedel som söker myndighetsgodkännande.

Docent Pu Kanyi från NTU:s School of Chemical and Biomedical Engineering, som ledde forskargruppen, sa, "De nya polymernanoagensen vi har designat och byggt visar mycket lovande för kliniska tillämpningar. De kan upptäcka sjuk vävnad mycket snabbare än nuvarande optiska bildtekniker, och är mycket säkrare att använda.

"Vi hoppas att detta kan leda till teknik som gör det möjligt för läkare att diagnostisera och behandla patienter mycket tidigare än vad som är möjligt för närvarande. Potentiell användning kan vara i bildstyrd kirurgi, där kirurger kunde använda tekniken för att hjälpa dem att exakt ta bort sjuka vävnader i realtid, och att övervaka effekterna av läkemedel som söker myndighetsgodkännande."

Roll i läkemedelsutveckling

Tekniken kan också användas för att utvärdera beteendet och de terapeutiska resultaten av läkemedel i kroppen, till exempel, huruvida läkemedel framkallar leverskador som biverkning.

Läkemedelsinducerad leverskada är en av de vanligaste anledningarna till att US Food and Drug Administration vägrar läkemedelsgodkännande.

Utvärdering av potentiell skada innan myndighetsgodkännande är utmanande eftersom för närvarande, studier utförda i en kontrollerad miljö utanför en levande organism har ofta låg förutsägelseförmåga av hur läkemedlet reagerar inuti organismen.

Befintliga metoder spårar bara sådan aktivitet på vävnadsnivå medan den nya tekniken fungerar på molekylär nivå, övervakning av ökade eller minskade nivåer av biomarkörer för att avgöra hur läkemedlen fungerar, innan deras terapeutiska verkan är fullbordad, ger mycket större prediktiv kraft för läkemedelsutveckling.

Studien tog två år och patent söks på tekniken. Forskargruppen avser nu att genomföra ytterligare försök i större djurmodeller.