(L-R) NTU Assoc Prof Zhang och Zhang Qichun och Assoc Prof Joachim Loo tittar på skillnaden mellan deras nya biomarkör och konventionella biomarkörer
Nanyang Technological University (NTU) har uppfunnit en unik biomarkör med två exceptionella funktioner.
Först, den tänds när den upptäcker tumörceller så att forskare kan ta en bättre titt. Och det kan också släppa ut anticancerläkemedel samtidigt till de specifika cellerna.
Denna nya biomarkör, som har enorm potential för läkemedelsutveckling, är gjord av en nanofosforpartikel, tio tusen gånger mindre än ett sandkorn.
NTU-docenten Zhang Qichun och Joachim Loo har hittat ett sätt att få nanopartikeln att lysa upp när den aktiveras av nära-infrarött ljus som sänds ut av en bildapparat och endast om tumörceller släpper ut små signalmolekyler.
Prof Zhang sa att användningen av nära-infrarött ljus, som är osynligt för det mänskliga ögat, är unik eftersom de flesta bildtekniker använder ultraviolett ljus eller synligt ljus.
"Nära-infrarött ljus kan penetrera 3 till 4 cm bortom huden till djup vävnad, mycket djupare än synligt ljus. Det orsakar inte heller någon skada på friska celler, till skillnad från ultraviolett eller synligt ljus, " tillade prof Zhang, en materialexpert.
"Synligt ljus orsakar också fotoblekning, vilket är förstörelsen av fluorescensfärgämnet som minskar den tid som läkare och forskare har för att avbilda ett vävnadsprov. Vår nya biomarkör har effektivt eliminerat sådana viktiga begränsningar som finns i befintliga biologiska markörer."
Genombrottet har resulterat i två artiklar publicerade i Små , en av världens främsta vetenskapliga tidskrifter för materialvetenskap och nanoteknik.
(L-R) NTU biträdande professorer Zhang och Zhang Qichun och Joachim Loo, som uppfann en 2-i-1 biomarkör och läkemedelsleveranssystem
Prof Loo sa att deras nya biomarkör också kan frigöra läkemedel mot cancer genom att skapa ett lager av beläggning laddad med läkemedel på utsidan av nanopartikeln. Läkemedlen frisätts när biomarkören tänds som svar på det nära-infraröda ljuset.
"Det här är första gången vi kan göra bioavbildning, och potentiellt inrikta sig på leverans av läkemedel samtidigt, som bevisats i små djurförsök, sade prof Loo, en expert på nanoteknik och bioavbildning. "Vårt genombrott kommer att öppna upp nya dörrar inom de olika områdena av nanomedicin, bioavbildning och cancerterapi."
Den nya biomarkören har även andra fördelar. Den har dubbelt så stor kontrast som konventionella färgämnen och kan avge upp till tre olika färger av ljus. Detta innebär att det möjliggör bättre differentiering mellan friska celler och tumörceller.
Till skillnad från andra nya biomarkörer som används för avbildning som kvantprickar, NTU-biomarkören har också visat sig vara giftfri, vistas i kroppen i upp till två dagar innan det svimmar ofarligt.
Går vidare, teamet från NTU:s School of Materials Science and Engineering kommer att leta efter att ladda flera lager av läkemedel i sin biomarkör. Om det lyckas, läkare kommer att kunna släppa två eller flera läkemedel i följd genom biomarkören. Detta kommer att gynna cancerpatienter eftersom det kommer att finnas färre biverkningar på grund av de små doser som administreras och även högre effektivitet eftersom biomarkören har förmågan att exakt rikta in sig på tumörceller.
Projektet, som tog tre år, finansieras gemensamt av NTU, utbildningsdepartementet och Statens forskningsstiftelse, Singapore.
Upptäckten är ett viktigt bidrag till universitetets forskningssatsning inom Framtidens sjukvård, som är en av NTU:s Five Peaks of Excellence – tvärvetenskapliga forskningsområden som universitetet siktar på att göra en global markering i. De övriga fyra topparna inkluderar Sustainable Earth, Ny media, öst-västlig kunskapshub och Innovation Asia.
