"Det är inte hjärnkirurgi" är en fras som ofta uttalas för att avfärda ett jobbs svårigheter, men när uppgiften faktiskt är att ta bort en hjärntumör, även det minsta misstag kan få allvarliga hälsokonsekvenser. För att hjälpa kirurger i sådana högtryckssituationer, forskare från Prof. Adam Wax team vid Duke Universitys Fitzpatrick Institute for Photonics and Biomedical Engineering Department har föreslagit ett sätt att utnyttja de unika optiska egenskaperna hos guldnanopartiklar för att tydligt skilja en hjärntumör från de friska, och livsviktigt, vävnad som omger den. Teamet kommer att presentera sina resultat vid Optical Societys (OSA) årsmöte, Frontiers in Optics (FiO) 2011, äger rum i San Jose, Kalifornien nästa vecka.

Nuvarande tekniker för att beskriva hjärntumörer varierar, men alla har begränsningar, såsom oförmågan att utföra realtidsbilder utan stora, dyr utrustning, eller toxiciteten och begränsad livslängd för vissa märkningsmedel. Guldnanopartiklar – som är så små att 500 av dem från ände till ände kan passa över ett mänskligt hårstrå – kan ge ett bättre sätt att flagga tumörvävnad, eftersom de är giftfria och relativt billiga att tillverka.

Duke-forskarna syntetiserade guld, stavformade nanopartiklar med varierande längd-till-bredd-förhållanden. De olika stora partiklarna visade olika optiska egenskaper, så genom att kontrollera nanorodernas tillväxt kunde teamet "justera" partiklarna för att sprida en specifik ljusfrekvens. Forskarna förenade sedan de avstämda partiklarna till antikroppar som binder till tillväxtfaktorreceptorproteiner som finns i ovanligt höga koncentrationer på utsidan av cancerceller. När antikropparna fäste på cancerceller, guldnanopartiklarna markerade deras närvaro.

Teamet testade metoden genom att bada skivor av tumörinnehållande mushjärna i en lösning av guldnanopartiklar sammanslagna med antikroppar. Att lysa den avstämda frekvensen av ljus på provet avslöjade ljusa punkter där tumörerna lurade. Avstämbarheten hos guldnanopartiklarna är viktig, säger teammedlemmen Kevin Seekell, eftersom det tillåter forskare att välja från ett fönster med ljusfrekvenser som inte lätt absorberas av biologisk vävnad. Det kan också tillåta forskare att fästa olika inställda nanopartiklar till olika antikroppar, tillhandahåller ett sätt att diagnostisera olika typer av tumörer baserat på de specifika ytproteiner som cancercellerna visar. Framtida arbete av teamet kommer också att fokusera på att utveckla en kirurgisk sond som kan avbilda guldnanopartiklar i en levande hjärna, säger Seekel.