(Phys.org) — Individuazione precoce delle malattie dei tessuti molli, come il cancro al seno, richiede tipicamente biopsie invasive. Ora, una nuova nanoparticella autoassemblata sviluppata da Bin Liu presso l'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e collaboratori potrebbe presto rendere obsolete le biopsie. Il materiale del team migliora significativamente la sicurezza della microscopia a due fotoni (TPM), una tecnica che utilizza sonde fluorescenti per generare immagini tridimensionali delle strutture delle cellule tumorali nei tessuti viventi.

Sebbene il TPM fornisca un accesso profondo al tessuto cellulare senza danni significativi alla foto, trovare sostanze adatte per agire come sonde emettitrici di luce è impegnativo. I "punti quantici" realizzati da aggregati su scala nanometrica di elementi come cadmio e selenio sono eccellenti illuminatori della struttura cellulare, grazie alla loro fluorescenza brillante e stabile. Però, la loro tossicità intrinseca limita molte possibili applicazioni biologiche.

Liu e il suo team si sono quindi rivolti a molecole organiche coniugate per produrre coloranti meno tossici per il TPM. Sebbene tali piccole molecole organiche non siano normalmente in grado di assorbire quantità sufficienti di luce laser per avviare l'imaging a fluorescenza, il team ha risolto questo problema sintetizzando un materiale a forma di stella noto come dendrimero. Composto da un nucleo centrale di trifenilammina e tre "bracci" costituiti da catene coniugate estese, questa geometria unica può indurre sezioni trasversali molto più grandi che possono assorbire due fotoni meglio dei coloranti fluorescenti isolati.

Per garantire la biocompatibilità tra il dendrimero a forma di stella e il tessuto cellulare, i ricercatori hanno dovuto impiegare un trucco chimico. Ispirato dal versatile comportamento legante del chitosano, un polisaccaride naturale, il team ha utilizzato una lieve reazione bromuro-tiolo per attaccare diversi anelli di zucchero glucosamina alle braccia del dendrimero. Secondo Liu, questo processo ha abbassato la citotossicità del colorante e ha permesso loro di funzionalizzarlo con ligandi dell'acido folico che colpiscono le superfici di una linea cellulare di cancro al seno nota come MCF-7.

Gli esperimenti del team hanno mostrato che il colorante dendritico si autoassemblava in nanoparticelle disperse quando veniva immerso in acqua, una forma che aumenta le sezioni trasversali di assorbimento di due fotoni e fornisce un'elevata resa di fluorescenza indotta dal laser. Quando hanno incubato queste nanoparticelle nelle cellule MCF-7, l'imaging TPM successivo ha rivelato una brillante fluorescenza localizzata all'interno del citoplasma delle cellule tumorali (vedi immagine). Questi dati indicano che si verifica un legame specifico tra il colorante dendritico e i recettori dei folati sulla superficie dell'MCF-7.

La vitalità cellulare vicina al 100% a concentrazioni di colorante utilizzate per gli studi di imaging conferma che questa strategia è un modo sicuro e promettente per aumentare l'uso dell'imaging TPM. "Siamo desiderosi di espandere l'attuale imaging in vitro alle applicazioni in vivo, " nota Liu.