SNA Radio
    Mikroskop (Symbolbild)

    Optische Eigenschaften von Silizium-Nanoteilchen lassen Krebs präziser orten

    © Sputnik / Alexej Suchorukow
    Wissen
    Zum Kurzlink
    0 91

    Wissenschaftler aus Russland, Frankreich, der Schweiz, Tschechien und der Ukraine haben eine neue Methode zur optischen Diagnostik mithilfe von Silizium-Nanoteilchen entwickelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in der angesehenen Fachzeitschrift Advanced Optical Materials veröffentlicht.

    Bei den russischen Wissenschaftlern handelte es sich um Experten der Nationalen Kernforschungsuniversität MEPhI, des Lebedew-Instituts, des Dewjatych-Instituts für Chemie der Reinststoffe der Russischen Akademie der Wissenschaften sowie von der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität.

    Nanoteilchen sind ein einzigartiges Objekt aus der Sicht der Diagnostik und Therapie von onkologischen Erkrankungen. Wenn Nanoteilchen mit bestimmten Polymeren wie Polyethylenglycol gedeckt werden, können sie sich frei im Blutstrom bewegen und sich dabei im Tumor via „Löcher“ in Gefäßen in diesem Abschnitt (passive Anhäufung) bzw. via Nutzung spezieller Adress-Moleküle (aktive Anhäufung) anhäufen.

    Nanoteilchen können im Gewebe des Körpers via optisches Feedback bzw. Fluoreszenz-Emission entdeckt werden. Das lässt den Tumorbereich orten, wo sie sich angesammelt haben. Zudem können Nanoteilchen eine therapeutische Wirkung auf den Tumor sowohl selbst haben als auch als Transportmittel für Medikamente wie Radionukliden dienen.

    Silizium ist einer der sichersten nichtorganischen Stoffe für biologische Systeme wegen der perfekten biologischen Kompatibilität und biologischen Abbaubarkeit im Körper. Silizium-Nanoteilchen zeigen sich in den Therapie-Typen ausgezeichnet, die mit lokaler Übererwärmung (Hyperthermie) und Vernichtung der Krebszellen bei ihrer Bestrahlung mit Licht, Radiostrahlung bzw. Ultraschall verbunden sind. Allerdings sind Silizium-Nanoteilchen mit einer für die Therapie optimalen Größe (20-100 nm) im biologischen Gewebe optisch schwer festzustellen, weil sie keine Fähigkeit zur Fluoreszenz haben.

    Ein Forscherteam von der Nationalen Kernforschungsuniversität MEPhI und anderen russischen und ausländischen Wissenschaftsorganisationen zeigte eine Lösung des Problems der Visualisierung von relativ großen Silizium-Nanoteilchen im biologischen Gewebe, wie der wissenschaftliche Leiter des Ingenieur- und Physik-Instituts für Biomedizin der Nationalen Kernforschungsuniversität MEPhI, Andrej Kabaschin, mitteilte.

    „Solche Nanoteilchen können über ein starkes nichtlineares Feedback bei einer optischen Aufreizung, und zwar bei einer gleichzeitigen Erzeugung der zweiten Harmonischen der Ausstrahlung und der Zweiphotonenlumineszenz, verfügen, wobei die Erzeugung der Signale via diese zwei Effekte direkt proportional zu der Größe der Silizium-Teilchen ist. Ihr Beitrag ist also am stärksten gerade für relativ große Nanoteilchen, und das Signal der Erzeugung der zweiten Harmonischen ist dazu noch für die Bildung der Agglomerationen der Nanoteilchen in den Zellen und im Gewebe sensibel. Die festgestellten Effekte lassen die Vision des Problems von Bioimaging für einen der aussichtsreichsten Nanostoffe revidieren“, sagte der Experte.

    Die Forscher zeigten die Visualisierung der Silizium-Nanoteilchen in lebendigen Zellen, wobei der vorgeschlagene biomodale Kontrast auf Grundlage von Feedback bei der Erzeugung der zweiten Harmonischen der Ausstrahlung und der Zweiphotonenlumineszenz genutzt wurde. Besonders wichtig ist, dass diese Methode eine hohe optische Auflösung haben kann – das lässt 3D-Bilder der Verteilung der Silizium-Nanoteilchen in Zellen und im Gewebe rekonstruieren.

    Das vorgeschlagene biomodale Bioimaging lässt die therapeutischen Funktionen der Silizium-Nanoteilchen ergänzen und soll die Entwicklung von neuen nichtinvasiven Methoden der Behandlung von onkologischen Erkrankungen bedeutend fördern.

    GemeinschaftsstandardsDiskussion
    via Facebook kommentierenvia Sputnik kommentieren
    Tags:
    Forscher, Diagnostizierung, Nano-Technologie, Ukraine, Tschechien, Schweiz, Russland