Forskare vid Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) har designat ett miljövänligt protokoll för att syntetisera guldnanopartiklar med optimerad morfologi för absorption av nära-infrarött ljus med hjälp av en biomolekyl som kallas B3-peptid. I deras papper, de rapporterar syntesen av triangulära och cirkulära guldnanoplattor och deras effektivitet i att döda cancerceller genom att omvandla det absorberade ljuset till värme, ger användbara insikter för utvecklingen av icke-invasiv cancerterapi.

I cancerterapi, effektiviteten av ett tillvägagångssätt bestäms av dess förmåga att bevara de icke-cancerceller. Enkelt uttryckt, ju högre sidoskadan, desto större är biverkningarna av en terapi. En idealisk situation är där endast cancercellerna kan riktas mot och förstöras. I detta avseende, fototermisk terapi – ett tillvägagångssätt där cancerceller infunderade med guldnanopartiklar kan värmas upp och förstöras med hjälp av nära-infrarött (NIR) ljus som absorberas starkt av guldnanopartiklarna – har dykt upp som en lovande strategi på grund av dess minimalt invasiva natur.

"Eftersom NIR-ljus kan penetrera biologiska vävnader, det kan belysa guldnanopartiklarna i kroppen och förvandla dem till celluppvärmningsmedel i nanostorlek, " förklarar prof. Masayoshi Tanaka från Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Japan, som forskar om nanomaterial för biomedicinska tillämpningar.

Särskilt, guldnanoplattor (AuNPls) är extremt attraktiva som fototermiska terapeutiska medel på grund av deras effektiva absorption av NIR-ljus. Dock, syntetisering av dessa nanopartiklar kräver hårda reagenser och mycket giftiga förhållanden, gör processen farlig. I en ny studie, Prof. Tanaka och hans medarbetare från Storbritannien (University of Leeds) och Korea (Chung-Ang University) har nu tagit itu med denna fråga genom att utveckla ett säkrare och mer miljövänligt protokoll för AuNPl-syntes, vars resultat publiceras i ACTA Biomaterialia .

Teamet tog tipset från en process som kallas "biomineralisering" som använder biomolekyler för att generera metallnanopartiklar med avstämbara strukturer. "Peptider, eller korta kedjor av aminosyror, är särskilt attraktiva kandidater för detta ändamål på grund av sin relativt lilla storlek och stabilitet. Dock, deras användning för att producera Au-nanopartiklar med optimerade strukturer för effektiv NIR-absorption har ännu inte rapporterats, " säger prof. Tanaka.

Motiverad, teamet började med att identifiera peptider lämpliga för mineralisering av AuNPls och, efter att ha valt ut över 100 peptider, beslutade att undersöka potentialen hos en peptid som heter B3 för att syntetisera AuNPls med kontrollerbar struktur som kan fungera som fototermiska omvandlingsmedel.

I en process som kallas "one pot-syntes, "laget blandade ett guldsalt, HAuCl4, tillsammans med B3-peptid och dess derivat i olika koncentrationer i en buffertlösning (en vattenlösning som är resistent mot förändringar i pH) vid neutralt pH och syntetiserade triangulära och cirkulära AuNPl med olika nivåer av NIR-absorption baserat på peptidkoncentrationen.

Teamet testade sedan effekten av AuNPls på odlade cancerceller under bestrålade förhållanden och fann att de uppvisade de önskade terapeutiska effekterna. Vidare, om att karakterisera peptiden med B3-derivat, de fann att en aminosyra som kallas histidin styrde strukturen hos AuNPl.

"Dessa fynd ger inte bara en enkel och grön syntetisk metod för AuNPls utan också insikt i regleringen av peptidbaserad nanopartikelsyntes, " kommenterar Prof. Tanaka upphetsat. "Detta kan öppna dörrar till nya tekniker för giftfri syntes av terapeutiska medel för nanopartiklar."

Verkligen, vi kanske har slagit guld med guld nanopartiklar!