Rice University-forskare har syntetiserat en ny och kraftigt förbättrad generation av kontrastmedel för märkning och realtidsspårning av stamceller i kroppen.

Medlet kombinerar ultrakorta kolnanorör och vismutkluster som visas på röntgenstrålar tagna med datortomografi (CT) skannrar. Den stabila föreningen presterar mer än åtta gånger bättre än den första generationens material som introducerades 2013, enligt forskarna.

"Den primära tillämpningen kommer att vara att spåra dem i stamcellsterapier för att se om cellerna attraheras till sjukdomsplatsen - till exempel, cancer – och i vilken koncentration, " sa riskemist Lon Wilson om föreningen som forskarna kallar Bi4C@US-tubes.

"Magnetisk resonanstomografi används för närvarande för det ändamålet och det fungerar ganska bra, men röntgenteknik på kliniken är mycket mer tillgänglig, " sa han. "Det är snabbare och billigare, och det kan underlätta prekliniska studier för att spåra stamceller in vivo."

Processen som utvecklats av Wilsons team och kollegor vid CHI St. Luke's Health-Baylor St. Luke's Medical Center och Baylor College of Medicine beskrivs denna månad i tidskriften American Chemical Society ACS tillämpade material och gränssnitt .

Vismut används i kosmetika, pigment och läkemedel, särskilt som den aktiva ingrediensen i rosa vismut (alias Pepto-Bismol), ett antacidum. För denna applikation, vismut nanokluster utvecklade av riskemisten Kenton Whitmires labb, en medförfattare till tidningen, kombineras med kolnanorör kemiskt behandlade för att förkorta dem till mellan 20 och 80 nanometer och lägga till defekter på deras sidoväggar. Nanoklustren, som utgör cirka 20 procent av föreningen, verkar starkt fästa till nanorören via dessa defekter.

När det introduceras i stamceller, de behandlade nanorören blir lätta att upptäcka, sa Wilson. "Det är väldigt intressant att se en cellkultur som är ogenomskinlig för röntgenstrålar. De är inte så mörka som ben (som röntgenstrålar inte kan penetrera), men de är riktigt mörka när de är laddade med dessa agenter."

Substansen testades i en CT-skanner på St. Luke's Baylor Hospital, som jämförde förmågan hos tomma nanorör, den tidigare generationen av Bi@US-rör och den nya blandningen. Hounsfield-enheter används för att mäta röntgendämpning av kontrastmedel. Testerna fann cirka 188 Hounsfield-enheter för vanliga ultrakorta nanorör, 227 för äldre Bi@US-rör och 2, 178 för den senaste föreningen. De flesta mjukdelar ligger mellan 30 och 100 Hounsfield-enheter, så celler märkta med den nya föreningen förväntades sticka ut.

Ytterligare tester visade att klustren håller tätt mot sina nanorör. Forskarna upptäckte ingen frisättning av vismut från nanorören som testades vid kroppstemperatur under 48 timmar.

Wilson sa att det kommer att vara upp till den federala Food and Drug Administration att godkänna den nya föreningen för användning på människor. "Men vi är i en position att påbörja prekliniska studier nu när vi har bestämt hur väl vi kan ladda celler och det faktum att celler inte till synes skadas av tekniken och korta röntgenskurar, " han sa.