(PhysOrg.com) - Forskare har visat ett nytt bildverktyg för att spåra strukturer som kallas kolnanorör i levande celler och blodomloppet, som kan hjälpa ansträngningar för att förbättra deras användning inom biomedicinsk forskning och klinisk medicin.

Strukturerna har potentiella tillämpningar inom läkemedelsleverans för behandling av sjukdomar och bildbehandling för cancerforskning. Två typer av nanorör skapas i tillverkningsprocessen, metalliskt och halvledande. Tills nu, dock, det har inte funnits någon teknik för att se båda typerna i levande celler och blodomloppet, sa Ji-Xin Cheng, docent i biomedicinsk teknik och kemi vid Purdue University.

Bildtekniken, kallas övergående absorption, använder en pulserande nära-infraröd laser för att deponera energi i nanorören, som sedan sonderas av en andra nära-infraröd laser.

Forskarna har övervunnit viktiga hinder för att använda bildtekniken, upptäcka och övervaka nanorör i levande celler och laboratoriemöss, Sa Cheng.

"Eftersom vi kan göra detta i hög hastighet, vi kan se vad som händer i realtid när nanorören cirkulerar i blodomloppet, " han sa.

Resultaten beskrivs i en forskningsartikel som publicerades online söndag (4 december) i tidningen Naturnanoteknik .

Bildtekniken är "etikettfri, "vilket betyder att det inte kräver att nanorören är märkta med färgämnen, gör det potentiellt praktiskt för forskning och medicin, Sa Cheng.

"Det är ett grundläggande verktyg för forskning som kommer att ge information för det vetenskapliga samfundet för att lära sig hur man kan förbättra användningen av nanorör för biomedicinska och kliniska tillämpningar, " han sa.

Den konventionella avbildningsmetoden använder luminescens, vilket är begränsat eftersom det detekterar de halvledande nanorören men inte de metalliska.

Nanorören har en diameter på cirka 1 nanometer, eller ungefär längden på 10 väteatomer sammansträngda, vilket gör dem alldeles för små för att ses med ett konventionellt ljusmikroskop. En utmaning med att använda det övergående absorptionsavbildningssystemet för levande celler var att eliminera störningen som orsakas av röda blodkroppar i bakgrunden, vilket är ljusare än nanorören.

Forskarna löste detta problem genom att separera signalerna från röda blodkroppar och nanorör i två separata "kanaler". Ljus från de röda blodkropparna fördröjs något jämfört med ljus som sänds ut av nanorören. De två typerna av signaler är "fasseparerade" genom att begränsa dem till olika kanaler baserat på denna fördröjning.

Forskare använde tekniken för att se nanorör som cirkulerar i öronen på mössens öron.

"Detta är viktigt för läkemedelsleverans eftersom du vill veta hur länge nanorör finns kvar i blodkärlen efter att de har injicerats, "Sa Cheng." Så du måste visualisera dem i realtid som cirkulerar i blodomloppet. "

Strukturerna, kallas enväggiga kolnanorör, bildas genom att rulla upp ett atom-tjockt lager av grafit som kallas grafen. Nanorören är i sig hydrofoba, så några av de nanorör som användes i studien var belagda med DNA för att göra dem vattenlösliga, som krävs för att de ska transporteras i blodomloppet och in i celler.

Forskarna har också tagit bilder av nanorör i levern och andra organ för att studera deras fördelning hos möss, och de använder bildtekniken för att studera andra nanomaterial som grafen.