(PhysOrg.com) -- Röntgenstrålar är inte det enda sättet:synligt och särskilt infrarött ljus kan också användas för att avbilda mänsklig vävnad. Effektiviteten hos optiska bildbehandlingsprocesser kan förbättras avsevärt med lämpliga färgämnen som används som kontrastmedel. I journalen Angewandte Chemie , ett team ledd av Wenbin Lin vid University of North Carolina har nu introducerat ett nytt kontrastmedel som markerar tumörceller in vitro. Färgämnet är ett fosforescerande ruteniumkomplex inkorporerat i nanopartiklar av en metall-organisk koordinationspolymer, vilket tillåter en utomordentligt hög nivå av färgladdning.
Fluorescerande färgämnen ansamlas i olika mängder i olika typer av vävnader. Sådana kontrastmedel gör det möjligt att använda optisk avbildning för att skilja mellan frisk och tumörvävnad. Dock, denna metod begränsas av det faktum att mycket höga koncentrationer av färgämne behövs för att producera tillräckligt stark fluorescens. Organiska färgämnesmolekyler packade i höga koncentrationer i nanokapslar tenderar att släcka varandras fluorescens. Material som fluorescerar starkare, som kvantprickar, är ofta inte biokompatibla.
Detta team har nu utvecklat ett alternativ:metallkomplex kopplade till att bilda gitterliknande koordinationspolymerer. Koordinationspolymerer är metallorganiska strukturer som består av metalljoner, som fungerar som kopplingspunkter, sammanlänkade av broar gjorda av organiska molekyler eller koordinationskomplex. Forskarna gjorde sådana polymerer med broar bestående av ett ljusemitterande komplex av metallen rutenium. Zirkoniumjoner visade sig vara lämpliga kopplingspunkter. Dessa små strukturer bildar sfäriska nanopartiklar.
Ruteniumkomplexen fluorescerar inte, utan hellre fosforesera, vilket innebär att de avger ljus under en proportionell tid efter bestrålning med ljus. Eftersom de inte är placerade i en nanotransportbehållare, men är en del av nanopartikeln, det är möjligt att uppnå en mycket hög nivå av färgämnesbelastning – i detta fall över 50 %. Släckning av fosforescensen vid höga koncentrationer sker inte i sådana komplex.
För att förhindra att de glödande partiklarna snabbt löses upp och för att öka biokompatibiliteten, de var belagda med tunna lager av kiseldioxid och ett lager av polyetylenglykol. Den senare fungerar som en ankarpunkt för anisamid, en molekyl som specifikt binder till receptorer som är mycket vanligare på ytan av många typer av tumörceller än på friska celler.
I en cellkultur, det var möjligt att selektivt markera en rad cancerceller med de fosforescerande nanopartiklarna. Forskarna hoppas att det ska vara möjligt att utveckla kontrastmedel för användning av optisk avbildning för tumördetektering baserat på dessa nya metallorganiska nanomaterial.
