EPFL-forskare har använt elektrokemisk avbildning för att ta ett steg framåt för att kartlägga fördelningen av biomolekyler i vävnad. Denna teknik, som endast använder endogena markörer - snarare än kontrastmedel - kan vara ett alternativ till nuvarande cellavbildningstekniker.

Inom terapiområdet – en sammanslagning av orden ”terapi” och ”diagnostik” – använder forskare rumslig information om cancerceller i kroppen för att komma fram till riktade terapier. Men detta tillvägagångssätt kräver fluorescerande markörer. Elektrokemisk avbildning, som endast använder vävnadens naturliga – eller endogena – elektrokemiska markörer, skulle också kunna förse läkare med vad de behöver för att ställa diagnoser och förskriva behandlingar. I ett nyligen genombrott, EPFL forskare, arbetar med Linkou Chang Gung Memorial Hospital i Taiwan, använde en teknik som kallas skanning av elektrokemisk mikroskopi för att producera bilder av hemoglobin i musens hjärta.

För att kartlägga fördelningen av biomarkörer och nanomaterial i djur- och mänsklig vävnad, EPFL-forskarna använde en skanner utrustad med elektrokemiska sonder. Denna apparat, som utvecklades av Andreas Lesch och Tzu-En Lin i Laboratory of Physical and Analytical Electrochemistry på EPFL:s Valais Wallis campus i Sion, har åtta flexibla mikroelektroder som är uppradade sida vid sida. Enheten skannar vävnader nedsänkta i en elektrolytlösning för att mäta det elektrokemiska svaret. Vissa typer av molekyler och nanomaterial som har byggts upp i vävnadsutbyteselektronerna med den elektrokemiska medlaren i lösningen, och de resulterande elektriska strömmarna används av forskarna för att rekonstruera bilden. Elektrokemisk avbildning kan också övervaka redoxtillståndet hos cancerceller, som skiljer sig ganska mycket från normala cellers. Det kan därför avslöja om det finns ett stort antal cancerceller och var de finns.

Använder bananskal för att studera stadierna av melanom

Forskarna började med att studera de typiska biomarkörerna för melanom, som också finns i de svarta fläckarna på övermogna bananer. Att dra nytta av denna likhet, de kunde arbeta på frukten för att utveckla en bildteknik som kan mäta tyrosinas i mänsklig hud och kartlägga dess distribution. Ett viktigt steg framåt har också nu gjorts för att applicera bildtekniken på tjocka vävnader-som en biopsi av mänsklig hud-förutom tunna tvärsnitt av celler.

"Vi är perfekt kapabla att använda elektrokemi för att döda cancerceller på objektglas och i petriskålar, men att göra det i tjock väv är en annan historia, "säger Hubert Girault, som driver Laboratory of Physical and Analytical Electrochemistry. Verkligen, Professor Girault hoppas att det en dag ska vara möjligt att använda elektrokemisk mikroskopi under operation. Han föreställer sig en enhet med sammankopplade mikroelektroder som kan producera en bild som kommer att testa tumörer och sedan elektrokemiskt förstöra alla cancerceller som hittas genom att applicera en spänningsskur:"Runt två volt, det är inte mycket, men det räcker för att generera syreradikaler och eliminera cancerceller, "säger Girault. Forskarnas resultat har just publicerats i Angewandte Chemie International Edition .