Forskare vid Rice University har fastnat vismut i en nanorörsbur för att märka stamceller för röntgenspårning.

Bismut är förmodligen mest känt som det aktiva elementet i ett populärt mag-sedimenterande elixir och används också i kosmetika och medicinska applikationer. Riskemisten Lon Wilson och hans kollegor sätter in vismutföreningar i enväggiga kolnanorör för att göra ett mer effektivt kontrastmedel för datortomografi (CT) -skannrar.

Detaljer om arbetet av Wilsons Rice -team och medarbetare vid University of Houston, St Luke's Episcopal Hospital, och Texas Heart Institute visas i Journal of Materials Chemistry B .

Detta är inte första gången vismut har testats för CT -skanningar, och Wilsons laboratorium har experimenterat i flera år med nanorörsbaserade kontrastmedel för magnetresonanstomografi (MRI) skannrar. Men det här är första gången någon har kombinerat vismut med nanorör för att avbilda enskilda celler, han sa.

"Vid något tillfälle, vi insåg att ingen någonsin har spårat stamceller, eller andra celler som vi kan hitta, av CT, "Sa Wilson." CT är mycket snabbare, billigare och bekvämare, och instrumenteringen är mycket mer utbredd (än MRT). Så vi tänkte att om vi lägger vismut inuti nanorören och nanorören inuti stamcellerna, vi kanske kan spåra dem in vivo i realtid. "

Experiment hittills bekräftar deras teori. I tester med mesenkymala stamceller från svinbenmärg, Wilson och huvudförfattaren Eladio Rivera, tidigare postdoktor vid Rice, fann att de vismutfyllda nanorören, som de kallar Bi@US-rör, producera CT-bilder mycket ljusare än de från vanliga jodbaserade kontrastmedel.

"Vismut har tidigare varit tänkt som ett CT -kontrastmedel, men att lägga den i nanorörkapslar gör att vi kan få dem inuti celler i höga koncentrationer, "Sa Wilson." Det låter oss ta en röntgenbild av cellen. "

Kapslarna är gjorda av en kemisk process som skär och renar nanorören. När rören och vismutklorid blandas i en lösning, de kombineras över tid för att bilda Bi@US-rör.

Nanorörkapslarna är mellan 20 och 80 nanometer långa och cirka 1,4 nanometer i diameter. "De är tillräckligt små för att diffundera in i cellen, där de sedan aggregerar till en klump med cirka 300 nanometer i diameter, "sa han." Vi tror att det ytaktiva ämnet som används för att suspendera dem i biologiska medier avlägsnas när de passerar genom cellmembranet. Nanorören är lipofila, så när de hittar varandra i cellen håller de ihop sig. "

Wilson sa att hans teams studier visade att stamceller lätt absorberar Bi@US-rör utan att påverka deras funktion. "Cellerna anpassar sig över tiden till införlivandet av dessa kolbitar och sedan går de vidare. " han sa.

Bi@US-rör har tydliga fördelar jämfört med vanligt använda jodbaserade kontrastmedel, Sa Wilson. "Vismut är ett tungt element, nära botten av det periodiska systemet, och mer effektiv vid diffraktion av röntgenstrålar än nästan allt annat du kan använda, sa han. När vismuten väl är inkapslad i nanorören, medlet kan producera hög kontrast i mycket små koncentrationer. Nanorörets ytor kan modifieras för att förbättra biokompatibiliteten och deras förmåga att rikta in sig på vissa typer av celler. De kan också modifieras för användning med MR, positronemissionstomografi och elektronparamagnetiska resonansavbildningssystem.

Rislabbet arbetar med att fördubbla mängden vismut i varje nanorör. "Vismutjoner verkar komma in i nanorören genom kapillärverkan, och vi tror att vi kan förbättra processen för att åtminstone fördubbla kontrasten, kanske mer, "sa han." Då skulle vi vilja kombinera både vismut och gadolinium till ett nanorör för att producera ett bimodalt kontrastmedel som kan spåras med både MR- och CT -skannrar. "