Guldnanopartiklar kan användas för att upptäcka marginalerna mellan tumörer och normal vävnad, gör det möjligt för kirurger att bättre avgöra vilken vävnad som ska tas bort och vilken som ska lämnas.

Forskning av Jeremy Duczynski från University of WA:s kemiska och biokemiska högskola undersökte om nanopartiklarna skulle fungera som effektiva optiska kontrastmedel för att ge en uppskattning av tumörmarginalernas storlek och form under operationen.

Optisk koherenstomografi (OCT) är ett nyligen utvecklat högupplöst avbildningstest men en av dess begränsningar är oförmågan att skilja mellan vissa typer av frisk vävnad och tumörer.

Andra avbildningstester använder färgämne som administreras till patienter för att skilja mellan olika vävnadstyper – även om, hittills, inga sådana färgämnen finns för OKT.

Herr Duczynski säger att OCT är analogt med ultraljud, använder ljus istället för ljudvågor för detektion.

"Problemet är att tumörvävnadens spridnings- och absorberande egenskaper kan vara ganska lik frisk vävnad, " han säger.

"Det är därför olika medel eftersträvas för att öka denna kontrast.

"Det mesta forskningen har gjorts med raka guldnanopartiklar som kontrastmedel men problemet med dem är att de absorberar ljus väldigt starkt. Detta leder till negativ kontrast med bilden som ser mörkare ut i områden med guld.

"Detta är ett problem eftersom tomma utrymmen, såsom brösthålan, kommer också att se mörk ut, kan leda till felaktig identifiering av tumörmarginaler."

Kiseldioxid-nanopartiklar ger större kontrast, synlighet

För att komma runt detta, Herr Duczynski använde silikananopartiklar belagda med ett guldskal (kiseldioxid-guld kärna-skal nanopartiklar) i sin forskning.

"Det finns några teoretiska och experimentella artiklar där det observerades att genom att variera dimensionerna på antingen kiselkärnan eller guldskalet kan du också variera spridningsförhållandet för partiklarna, " han säger.

"Detta gör dem möjliga kontrastmedel för OCT eftersom testet kräver en hög ljusspridning på cirka 850 nanometer för bra bildkontrast."

Ultraviolett spektroskopi användes på kiseldioxid-guld kärna-skal nanopartiklar tillverkade av Mr Duczynski för att bättre förstå deras optiska egenskaper, som utrotning, spridning och absorption.

Forskningen involverade också utvecklingen av nanopartiklar av järnoxid-guldkärna.

"Det här partikelsystemet försöktes eftersom jag hade svårt att beskjuta kiseldioxidpartiklarna, " säger Mr Duczynski.

"Jag kunde se en viss spridning av nanopartiklarna av järnoxid-guld kärna-skal, vilket innebär att de möjligen skulle kunna användas som ett annat kontrastmedel för OCT.

"Järnoxid är också magnetisk, vilket innebär att dessa partiklar kan användas som ett multimodalt kontrastmedel för bildbehandlingstekniker såsom MRI [magnetisk resonanstomografi]."