Zell-Tracking-Agenten bekommen einen Schub

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Anonim

Rice University Forscher haben eine neue und stark verbesserte Generation von Kontrastmitteln für die Kennzeichnung und Echtzeit-Tracking von Stammzellen im Körper synthetisiert.

Das Mittel kombiniert ultrakurze Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Wismut-Cluster, die auf Röntgenaufnahmen mit Computertomographie (CT) -Scannern angezeigt werden. Die stabile Verbindung schneidet nach Angaben der Forscher mehr als achtmal besser ab als das 2013 eingeführte Material der ersten Generation.

"Die primäre Anwendung wird sein, sie in Stammzelltherapien zu verfolgen, um zu sehen, ob die Zellen an den Ort der Krankheit - zum Beispiel Krebs - angezogen sind und in welcher Konzentration", sagte Rice-Chemiker Lon Wilson von der Verbindung, die die Forscher nennen - Röhren.

"Magnetresonanztomographie wird derzeit für diesen Zweck verwendet und es funktioniert ganz gut, aber Röntgen-Technologie in der Klinik ist viel mehr verfügbar", sagte er. "Es ist schneller und billiger, und es könnte präklinische Studien erleichtern, um Stammzellen in vivo zu verfolgen."

Das Verfahren, das Wilsons Team und seine Kollegen vom CHI St. Lukes Health-Baylor St. Lukes Medical Center und dem Baylor College of Medicine entwickelt haben, wird diesen Monat in der Zeitschrift ACS Applied Materials and Interfaces der American Chemical Society ausführlich beschrieben.

Bismut wird in Kosmetika, Pigmenten und Pharmazeutika verwendet, insbesondere als Wirkstoff in pinkem Wismut (aka Pepto-Bismol), einem Antazidum. Für diese Anwendung werden Wismut-Nanocluster, die im Labor des Reischemikers Kenton Whitmire, einem Co-Autor der Arbeit, entwickelt wurden, mit chemisch behandelten Kohlenstoffnanoröhren kombiniert, um sie auf 20 bis 80 Nanometer zu verkürzen und ihre Seitenwände mit Defekten zu versehen. Die Nanocluster, die etwa 20 Prozent der Verbindung ausmachen, scheinen über diese Defekte stark an den Nanoröhren anzuhaften.

Wenn sie in Stammzellen eingeführt werden, werden die behandelten Nanoröhren leicht zu erkennen, sagte Wilson. "Es ist sehr interessant, eine Zellkultur zu sehen, die für Röntgenstrahlen undurchlässig ist. Sie sind nicht so dunkel wie Knochen (welche Röntgenstrahlen nicht durchdringen können), aber sie sind wirklich dunkel, wenn sie mit diesen Agenzien beladen sind."

Die Verbindung wurde in einem CT-Scanner im St. Luke's Baylor Hospital getestet, in dem die Fähigkeiten leerer Nanoröhrchen, der vorherigen Röhrchengeneration und der neuen Verbindung verglichen wurden. Hounsfield-Einheiten werden verwendet, um die Röntgenstrahldämpfung von Kontrastmitteln zu messen. Die Tests fanden etwa 188 Hounsfield-Einheiten für einfache ultrakurze Nanoröhren, 227 für ältere Röhren und 2.178 für die neueste Verbindung. Die meisten Weichgewebe liegen zwischen 30 und 100 Hounsfield-Einheiten, so dass Zellen, die mit der neuen Verbindung markiert wurden, erwartungsgemäß herausragen.

Weitere Tests zeigten, dass die Cluster eng an ihren Nanoröhren haften. Die Forscher fanden keine Freisetzung von Wismut aus den bei Körpertemperatur über 48 Stunden getesteten Nanoröhrchen.

Wilson sagte, es sei Aufgabe der Bundesbehörde zur Überwachung von Nahrungs- und Arzneimitteln, die neue Verbindung für den Einsatz in Menschen zu genehmigen. "Aber wir sind jetzt in der Lage, präklinische Studien zu beginnen, nachdem wir festgestellt haben, wie gut wir Zellen laden können und dass Zellen scheinbar nicht durch die Technologie und kurze Röntgenstrahlen geschädigt werden", sagte er.

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