Särskilda nanopartiklar kan en dag förbättra moderna avbildningstekniker. Utvecklad av forskare vid Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), egenskaperna hos dessa unika nanopartiklar förändras i reaktion på värme. När de kombineras med ett integrerat färgämne kan partiklarna användas i fotoakustisk avbildning för att producera högupplösta, tredimensionella interna bilder av människokroppen, rapporterar teamet i tidskriften Chemical Communications .
Forskarna utvecklade så kallade enkelkedjiga nanopartiklar (SCNP) som består av en enda molekylkedja och är bara tre till fem nanometer stora. Färgämnen kan införlivas i dessa små kapslar.
"Våra SCNPs har unika värmekänsliga egenskaper eftersom deras struktur förändras när de utsätts för värme. Beroende på temperaturen kan partiklarna anta en kompakt eller öppen struktur. Även beteendet hos de inkapslade ämnena förändras", förklarar kemisten professor Wolfgang Binder från MLU. som ledde studien tillsammans med medicinsk fysikprofessor Jan Laufer och farmaceuten Karsten Mäder.
För studien inkorporerade teamet speciella färgämnen i SNCP:erna som sedan kunde användas i fotoakustisk avbildning. I denna typ av metod riktas laserpulser mot vävnaden som undersöks. Där omvandlas ljusets energi till ultraljudsvågor, vävnaden värms upp och nanopartiklarnas egenskaper förändras.
När ultraljudsvågorna mäts utanför organismen kan tredimensionella bilder skapas som mest visar blodkärlsnätverk. Enligt forskarna skapar partiklarna en rik optisk kontrast som till exempel kan användas för att undersöka tumörer närmare.
Teamet studerade också hur partiklarna fungerade i cellkulturer så att de bättre kunde förstå om och hur de fungerar i människokroppen. Detta är avgörande om partiklarna ska användas i biomedicinska tillämpningar. De nya partiklarna presterade mycket bra i alla tester som laget genomförde.
"Vårt arbete är ett viktigt steg i utvecklingen av termoresponsiva SCNPs, vilket kan förbättra noggrannheten och precisionen för diagnostisk bildbehandling", avslutar Binder.
Mer information: Justus F. Thümmler et al, Thermoresponsive swelling of photoakustiska enkelkedjiga nanopartiklar, Chemical Communications (2023). DOI:10.1039/D3CC03851C
Journalinformation: Kemisk kommunikation
Tillhandahålls av Martin Luther University Halle-Wittenberg
