I ricercatori di A*STAR hanno sviluppato una nanoparticella ibrida metallo-polimero che si illumina nell'ambiente acido che circonda le cellule tumorali. Le sonde aspecifiche in grado di identificare qualsiasi tipo di tumore sono estremamente utili per monitorare la localizzazione e la diffusione del cancro e gli effetti del trattamento, oltre a favorire la diagnosi iniziale.

I tumori cancerosi hanno tipicamente livelli di pH inferiori al normale, che corrispondono ad un aumento dell'acidità sia all'interno delle cellule che all'interno del microambiente extracellulare che circonda le cellule. Questa semplice differenza tra cellule tumorali e cellule normali ha portato diversi gruppi di ricerca a sviluppare sonde in grado di rilevare il basso pH dei tumori utilizzando l'imaging ottico, risonanza magnetica e tomografia a emissione di positroni.

La maggior parte di queste sonde, però, mirare al pH intracellulare, che richiede che le sonde entrino nelle celle per funzionare. Una sfida maggiore è stata quella di rilevare la differenza di pH extracellulare tra tessuto sano e tessuto tumorale poiché la differenza di pH è minore. Il successo significherebbe che le sonde non sono necessarie per entrare nelle celle.

"Il nostro obiettivo è affrontare la sfida di illuminare i tumori universalmente, " afferma Bin Liu dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering. Il team di Liu, insieme ai colleghi della National University of Singapore, hanno basato la loro nuova sonda su polimeri che si autoassemblano su nanoparticelle d'oro. La struttura ibrida risultante non è fluorescente ai normali valori di pH fisiologico:invece condizioni acide simili a quelle intorno alle cellule tumorali di circa pH 6,5 alterano i gruppi chimici sulla superficie delle sonde e ne attivano la fluorescenza.

Dopo aver convalidato il meccanismo di commutazione in soluzioni a pH controllato, i ricercatori hanno testato le sonde utilizzando cellule in coltura e anche in topi portatori di tumore illuminati da una luce intensa. Ventiquattro ore dopo l'iniezione nei topi, fluorescenza evidente e chiara è stata osservata solo dal tessuto portante il tumore, utilizzando l'imaging di tutto il corpo o l'esame degli organi rimossi (vedi immagine). La capacità di osservare la fluorescenza dei tumori utilizzando l'esame non invasivo dell'intero corpo di topi viventi indica il potenziale delle nanosonde per l'uso in situazioni cliniche con pazienti umani.

"Finora le nostre sonde si sono dimostrate biocompatibili, che sarà cruciale per le applicazioni biomediche, ", afferma Liu. "Ora abbiamo in programma di verificare ulteriormente eventuali problemi di tossicità e valutare la distribuzione biologica e il profilo farmacologico delle sonde prima, si spera, di passare agli studi clinici, " aggiunge. Questo è l'ultimo di numerosi recenti progressi nella tecnologia medica su scala nanometrica del gruppo di Liu.