(PhysOrg.com) -- I ricercatori hanno dimostrato un nuovo strumento di imaging per tracciare strutture chiamate nanotubi di carbonio nelle cellule viventi e nel flusso sanguigno, che potrebbero aiutare gli sforzi per perfezionare il loro uso nella ricerca biomedica e nella medicina clinica.

Le strutture hanno potenziali applicazioni nella somministrazione di farmaci per il trattamento di malattie e imaging per la ricerca sul cancro. Nel processo di fabbricazione vengono creati due tipi di nanotubi, metallici e semiconduttori. Fino ad ora, però, non c'è stata alcuna tecnica per vedere entrambi i tipi nelle cellule viventi e nel flusso sanguigno, disse Ji-Xin Cheng, professore associato di ingegneria biomedica e chimica alla Purdue University.

La tecnica dell'immagine, chiamato assorbimento transitorio, utilizza un laser vicino all'infrarosso pulsante per depositare energia nei nanotubi, che vengono poi sondati da un secondo laser nel vicino infrarosso.

I ricercatori hanno superato ostacoli chiave nell'utilizzo della tecnologia di imaging, rilevamento e monitoraggio dei nanotubi nelle cellule vive e nei topi di laboratorio, Cheng ha detto.

"Perché possiamo farlo ad alta velocità, possiamo vedere cosa sta succedendo in tempo reale mentre i nanotubi circolano nel flusso sanguigno, " Egli ha detto.

I risultati sono dettagliati in un documento di ricerca pubblicato online domenica (4 dicembre) sulla rivista Nanotecnologia della natura .

La tecnica di imaging è "label free, " significa che non richiede che i nanotubi siano marcati con coloranti, rendendolo potenzialmente pratico per la ricerca e la medicina, Cheng ha detto.

"È uno strumento fondamentale per la ricerca che fornirà informazioni alla comunità scientifica per imparare a perfezionare l'uso dei nanotubi per applicazioni biomediche e cliniche, " Egli ha detto.

Il metodo di imaging convenzionale utilizza la luminescenza, che è limitato perché rileva i nanotubi semiconduttori ma non quelli metallici.

I nanotubi hanno un diametro di circa 1 nanometro, o all'incirca la lunghezza di 10 atomi di idrogeno messi insieme, rendendoli troppo piccoli per essere visti con un microscopio ottico convenzionale. Una sfida nell'uso del sistema di imaging ad assorbimento transitorio per le cellule viventi era eliminare l'interferenza causata dal bagliore di fondo dei globuli rossi, che è più luminoso dei nanotubi.

I ricercatori hanno risolto questo problema separando i segnali dai globuli rossi e dai nanotubi in due "canali" separati. La luce dei globuli rossi è leggermente ritardata rispetto alla luce emessa dai nanotubi. I due tipi di segnali sono "separati in fase" limitandoli a canali diversi in base a questo ritardo.

I ricercatori hanno usato la tecnica per vedere i nanotubi che circolano nei vasi sanguigni dei lobi delle orecchie dei topi.

"Questo è importante per la somministrazione di farmaci perché vuoi sapere per quanto tempo i nanotubi rimangono nei vasi sanguigni dopo essere stati iniettati, " Disse Cheng. "Quindi è necessario visualizzarli in tempo reale mentre circolano nel flusso sanguigno".

Le strutture, chiamati nanotubi di carbonio a parete singola, si formano arrotolando uno strato di grafite dello spessore di un atomo chiamato grafene. I nanotubi sono intrinsecamente idrofobici, quindi alcuni dei nanotubi utilizzati nello studio sono stati rivestiti di DNA per renderli solubili in acqua, che è necessario per il loro trasporto nel flusso sanguigno e nelle cellule.

I ricercatori hanno anche preso immagini di nanotubi nel fegato e in altri organi per studiarne la distribuzione nei topi, e stanno usando la tecnica di imaging per studiare altri nanomateriali come il grafene.