Forskare har designat guld nanopartiklar, inte större än 100 nanometer, som kan beläggas och användas för att spåra blodflödet i kroppens minsta blodkärl.
Genom att förbättra vår förståelse av blodflödet in vivo representerar nanosonderna en möjlighet att hjälpa till med tidig diagnos av sjukdom.
Ljusmikroskopi är ett snabbt utvecklande område för att förstå in vivo-system där hög upplösning krävs. Det är särskilt viktigt för kardiovaskulär forskning, där kliniska studier baseras på ultraljudsteknologier som i sig har lägre upplösning och ger begränsad information.
Förmågan att övervaka blodflödet i det sofistikerade vaskulära trädet (särskilt i de minsta delarna av mikrovaskulaturen - kapillärer) kan ge ovärderlig information för att förstå sjukdomsprocesser som trombos och vaskulär inflammation. Det finns ytterligare applikationer för förbättrad leverans av terapeutika, som att rikta tumörer.
För närvarande, blodflödet i mikrovaskulaturen är dåligt förstått. Nanovetenskap är unikt placerat för att hjälpa till att förstå de processer som sker i de mikrondimensionerade kärlen.
Att designa sonder för att övervaka blodflödet är utmanande på grund av miljön; de höga proteinnivåerna i plasma och de höga koncentrationerna av röda blodkroppar är skadliga för optisk avbildning.
Konventionella tekniker är beroende av färgning av röda blodkroppar, använder organiska färgämnen med kortvarig användning på grund av fotoblekning, som spårningsmotiv. Den relativt stora storleken på de röda blodkropparna (7-8 mikrometer), som i själva verket är sonderna, begränsar upplösningen vid avbildning och analys av flödesdynamik för de minsta kärlen som har en liknande bredd.
Därför, att ha mer detaljerad upplösning och information om blodflödet i mikrovaskulaturen, även mindre sonder krävs.
Detta papper, publiceras i Nanomedicin , rapporterar en metod för framställning av iridiumbelagda guldnanopartiklar som luminiscerande prober för optisk avbildning i blod.
Professor Zoe Pikramenou, från School of Chemistry vid University of Birmingham, förklarade, "Nyckeln till dessa iridiumbelagda nanopartiklar ligger i både deras lilla storlek, och i de karakteristiska självlysande egenskaperna. Iridium ger en lysande signal i det synliga spektrumet, tillhandahåller ett optiskt fönster som kan detekteras i blod. Den är också långlivad jämfört med organiska fluoroforer, medan de små guldpartiklarna visar sig vara idealiska för att spåra flöde och detekteras tydligt i vävnader."
Teamet kunde stabilisera vattenlösliga guldnanopartiklar, belagda med de självlysande iridiumsonderna - upp till 100 nanometer i storlek med en ytaktiv beläggning.
Professor Gerard Nash, från Institute of Cardiovascular Sciences vid University of Birmingham, Lagt till, "Storleken på 100 nanometer är idealisk för att inte störa flödet, men kan fortfarande detekteras genom högupplöst bildbehandling med konventionella mikroskop. Dessa nanopartiklar kan användas som spårare för detektion i sub-millimeterkanaler med dimensioner som liknar många mikrokärl med högre upplösning än fluorescerande färgade blodkroppar."
Professor Stuart Egginton kommenterade, "Nanopartiklarna kommer in i blodcirkulationen och kan tydligt avbildas genom fluorescens i olika organ, medan guldsignalen lätt kan kvantifieras med andra tekniker."
Teamet kommer nu att försöka utveckla nanopartiklarna för att möjliggöra riktad leverans i kroppen, och undersöka potentialen för in vivo-avbildning med hjälp av nära infraröda sonder.
