Mikroskopiska läkemedelsmolekyler kan snart skickas in i kroppen för att bekämpa sjukdomar och deras resa spåras med fotoakustisk avbildning, efter att forskare utvecklat ett smart material som kan lokalisera och avbilda cancerplatser inuti vävnader.

Ett team från A*STAR Singapore Bioimaging Consortium och Nanyang Technology University har utvecklat en 'nano-fotonisk plattform' som mäter förändringar i den lokala vävnadsmiljön på platsen för en tumör eller cancer, genom att mäta enzymreaktioner specifika för cancern.

Denna nano-fotoniska plattform innehåller en lovande förening för att öka kontrasten mellan fotoakustiska bilder, vilket möjliggör avbildning av vävnad in vivo.

"Nanomaterial har erkänts som lovande plattformar för kampen mot många akuta hälsoproblem, inklusive cancer, kardiovaskulära och neurodegenerativa sjukdomar, "säger ledande forskare Malini Olivo från A*STAR och Xing Bengang från NTU.

"Dock, kvarstår en kritisk utmaning när det gäller att designa riktade nanoplattformar som selektivt kan lokalisera till de specifika sjukdomarna; särskilt, tumörställen för tidig diagnos och effektiv behandling, "förklarar Olivo, som säger att deras nya arbete tar upp denna utmaning.

"Denna utveckling har potential att förbättra diagnostiken och möjliggöra utveckling av terapier som kan levereras på cellnivå, vilket leder till färre biverkningar, säger Olivo.

Tidigare direkt riktning mot sjuka celler hade använt ligander (eller molekyler) för att binda nanopartiklar till en cell med den komplementära receptorn.

Dock, Olivo säger att ligandens oförmåga att skilja mellan normala och tumörceller var en brist i strategin. En nyckel till den senaste innovationen är att nano-fotonikplattformen är anpassad för att svara på ett tumörspecifikt enzym och sedan ackumuleras på den platsen.

Ackumuleringen av nano-fotonikplattformen förbättrar effektiviteten av ljusbehandlingar som dödar cancerceller, såsom fotodynamisk terapi och laserbestrålning, och öppnar möjligheten att hämma tumörtillväxt genom injektion av nanoskala smarta läkemedel.

Olivo säger att nanostrukturer erbjuder stor potential i biomedicinska tillämpningar på grund av egenskaper som avstämbar kemisk sammansättning, flexibel morfologi, hög yta, och multivalent bindningsförmåga.

Nanostrukturer har också potential att tränga in i porer i slemhinnan i blod och lymfkärlens väggar så att nanostrukturerna mer effektivt kan rikta sig och ackumuleras i det sjuka området.

Olivo säger att deras tillvägagångssätt skulle kunna utökas till andra områden inom nanomedicin, öppna "nya dörrar för selektiv och exakt teranostik i framtida kliniska tillämpningar."