Диагностика рака: безопасные наночастицы для двухфотонной микроскопии
Новый флуоресцентный краситель для трехмерной визуализации раковых клеток
NanoNewsNet по материалам Phys.Org:
Glucosamine rings turn star-shaped fluorescent dyes into powerful probes for imaging cancer cells in three dimensions
Ранняя диагностика заболеваний мягких тканей, например, рака молочной железы, как правило, требует инвазивной биопсии. Новая самоорганизующаяся наночастица, разработанная Бин Лю (Bin Liu) из Института материаловедения и инженерии (Institute of Materials Research and Engineering) A*STAR и ее коллегами, может сделать биопсию методом диагностики прошлого. Она значительно повышает безопасность двухфотонной микроскопии – технологии, в которой для получения трехмерных изображений структур раковых клеток в живой ткани используются флуоресцентные зонды.
Хотя двухфотонная микроскопия обеспечивает глубокий доступ в клетку, почти не повреждая ее, поиск подходящих материалов для светоизлучающих зондов – сложная задача. Так, благодаря яркой и стабильной флуоресценции, клеточные структуры отлично «освещаются» квантовыми точками из наноразмерных агрегатов, например, кадмия или селена. Однако присущая квантовым точкам токсичность ограничивает их использование в биомедицинских исследованиях.
Поэтому в поиске менее токсичных красок для двухфотонной микроскопии Лю и ее коллеги обратились к конъюгированным органическим молекулам. Такие небольшие молекулы, как правило, не могут поглотить достаточное количество лазерного света, чтобы инициировать флуоресценцию. Но ученым удалось решить эту проблему: они синтезировали материал, известный как дендример, имеющий звездчатую форму. Состоящая из центрального трифениламинового ядра и трех «рук» из длинных конъюгированных цепочек, эта уникальная геометрическая конструкция обеспечивает площадь поверхности, способную поглощать фотоны гораздо лучше, чем это делают отдельные молекулы флуоресцентных красителей.
Для обеспечения биосовместимости звездчатых дендримеров с клеточной тканью исследователям пришлось прибегнуть к химическому трюку. Используя универсальную способность к взаимодействию с различными веществами природного полисахарида хитозана, они связали с «руками» дендримера несколько колец аминосахара глюкозамина.
По словам Лю, этот процесс снизил цитотоксичность красителя и позволил функционализировать его лигандами – молекулами фолиевой кислоты, мишенями которых являются рецепторы на поверхности клеток рака молочной железы линии MCF-7.
Проведенные эксперименты показали, что в водной среде дендритный краситель самоорганизуется в дисперсные наночастицы и обеспечивает мощную индуцируемую лазером флуоресценцию.
Визуализация раковых клеток, инкубированных в среде с такими наночастицами, показала яркую флуоресценцию в их цитоплазме (см. фото).
Эти данные говорят о том, что между дендритным красителем и рецепторами фолиевой кислоты на поверхности клеток линии MCF-7 происходит специфическое взаимодействие.
Близкая к 100% выживаемость клеток при концентрациях красителя, используемых при биомедицинских исследованиях, подтверждает, что эта стратегия является безопасным и перспективным способом расширить сферу применения двухфотонной визуализации.
«Нам очень хочется перейти от сегодняшней двухфотонной визуализации in vitro к ее использованию на живом организме», – отмечает Лю.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
30.10.2012