Ett pan-europeiskt team av forskare som involverar University of Oxford har utvecklat en ny teknik för att tillhandahålla cellulära "ritningar" som kan hjälpa forskare att tolka resultaten av kartläggning av röntgenfluorescens (XRF).

XRF-avbildning används för ett brett utbud av elementaranalyser och har ett antal läkemedelsbaserade potentiella tillämpningar, inklusive spåra och förstå sjukdomar som Alzheimers, och utvärderingen av tungmetallförgiftning.

En barriär för denna teknik har varit bristen på cellulära ritningar för att jämföra kartorna från XRF-avbildning. Nu, forskare har kunnat försegla icke-biologiska element inuti kolnanorör – små rör 50 tusen gånger tunnare än ett människohår – för att skapa "nanoflaskor" som kan riktas till enskilda celler för att hjälpa till att skapa dessa ritningar.

Resultaten av studien publiceras i tidskriften Naturkommunikation .

Dr Chris Serpell, en föreläsare i kemi vid University of Kent som arbetade med projektet samtidigt som han genomförde ett forskarstipendium i professor Ben Davis grupp i Oxford, sa:"Det som är fantastiskt med dessa fynd är att de icke-biologiska elementen är giftiga eller gasformiga, men de är säkert förseglade i nanoflaskorna med bara ett enda lager kolatomer. Vi är verkligen glada över att detta dokument kan visa upp den biologiska potentialen hos kolnanorör.

Dr Serpell säger att genom att använda innehållet i dessa nanoflaskor – som barium, bly eller gasformigt krypton – som "kontrastmedel", XRF-avbildning kan bli en mycket mer utbredd teknik, ge insikter om beteenden hos proteiner som använder metaller, och vilken roll de har inom hälsa.

Han tillade:"Kolnanorör var en gång utropade som ett universalmedel mot nästan alla tekniska problem, men på senare år har människor blivit mycket mer cyniska när det gäller deras nytta. Dessa resultat visar att det finns unika applikationer som endast är möjliga med hjälp av nanorör – de går nu mot realistiska applikationer.

"Även om det är i ett mycket tidigt skede i pipelinen, denna teknik kan förväntas ge nya insikter om sjukdomstillstånd och effekterna av tungmetallförgiftning, vilket i sin tur kan leda till ny sjukvårdsteknik. Ett liknande tillvägagångssätt kan också användas för att leverera radioaktiva ämnen specifikt till tumörer för terapi, eller för att förbättra andra bildbehandlingssätt såsom MRI.'

Professor Davis, från Oxfords Department of Chemistry, sa:"Detta arbete var en del av ett utbildningsnätverk över hela Europa känt som RADDEL som lanserades baserat på en tidigare upptäckt att radioaktiv jodid kunde packas i förseglade rör för att användas i levande djur.

"Denna nya forskning har utökat detta fynd, skapa ett spektakulärt system som kapslar in mycket svårare element och avbildar dessa i celler med den sällan använda tekniken XRF. Vi har kunnat använda denna metod för att se hur rören letar sig in i olika fack i enskilda celler, styrs till stor del av hur vi kemiskt "dekorerar" dessa rör.

"Det är ett slående exempel på något som skulle vara svårt att göra av någon annan konstruktion – att ta en gas och "flaska" den innan du styr flaskan till ett fack i en cell så att du kan använda gasen för bildtagning.'