Dipanjan Pan, professor i kemi, biokemiska, och miljöteknik vid UMBC, och medarbetare publicerade en nyskapande studie i Naturkommunikation som för första gången visar en metod för att biosyntetisera plasmoniska guldnanopartiklar i cancerceller, utan behov av konventionella bänklabbmetoder. Det har potential att i synnerhet utöka biomedicinska tillämpningar.

Konventionell laboratoriebaserad syntes av guldnanopartiklar kräver joniska prekursorer och reduktionsmedel som utsätts för varierande reaktionsförhållanden såsom temperatur, pH, och tid. Detta leder till variation i nanopartikelstorlek, morfologi och funktionaliteter som är direkt korrelerade till deras internalisering i celler, deras vistelsetid in vivo, och klarering. För att undvika dessa osäkerheter, detta arbete visar att biosyntes av guldnanopartiklar kan uppnås effektivt direkt i mänskliga celler utan att kräva konventionella laboratoriemetoder.

Forskarna undersökte hur olika cancerceller reagerade på införandet av klorourinsyra i deras cellulära mikromiljö genom att bilda guldnanopartiklar. Dessa nanopartiklar som genereras i cellen kan potentiellt användas för olika biomedicinska tillämpningar, inklusive vid röntgenbilder och i terapi genom att förstöra onormal vävnad eller celler.

I tidningen, Pan och hans team beskriver sin nya metod för att producera dessa plasmoniska guldnanopartiklar i celler på några minuter, inom en cells kärna, med användning av polyetylenglykol som leveransvektor för joniskt guld. "Vi har utvecklat ett unikt system där guldnanopartiklar reduceras av cellulära biomolekyler och de kan behålla sin funktionalitet, inklusive förmågan att styra det återstående klustret till kärnan, säger Pan.

De arbetade också för att ytterligare demonstrera den biomedicinska potentialen av detta tillvägagångssätt genom att inducera biosyntes på plats av guldnanopartiklar i en mustumör, följt av fototermisk sanering av tumören. Pan förklarar att musstudien exemplifierade hur "den intracellulära bildningen och nukleära migrationen av dessa guldnanopartiklar presenterar ett mycket lovande tillvägagångssätt för läkemedelstillförsel."

"Guld är det huvudsakliga ädla elementet som har använts i biomedicinska tillämpningar sedan dess första kolloidala syntes för mer än tre århundraden sedan, " Pan noterar. "För att uppskatta dess potential för klinisk tillämpning, dock, den mest utmanande forskningen framför oss kommer att vara att hitta nya metoder för att producera dessa partiklar med kompromisslös reproducerbarhet med funktioner som kan främja effektiv cellulär bindning, undanröjning, och biokompatibilitet och att bedöma deras långsiktiga effekter på människors hälsa. Denna nya studie är ett litet men viktigt steg mot det övergripande målet."