A James Bond piaceva che il suo Martini fosse "agitato non mescolato", e ora i ricercatori A*STAR hanno scoperto che tremare, piuttosto che agitare, produce anche nanoparticelle migliori per il bioimaging, con importanti implicazioni per lo spionaggio del cancro.

Sonde fluorescenti attualmente utilizzate per il bioimaging (ad esempio, punti quantici di seleniuro di cadmio) emettono una fluorescenza abbastanza intensa da essere visibile sui rilevatori, ma possono essere tossici e quindi inadatti all'uso nel corpo. Ora, Bin Liu e i suoi colleghi dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hanno fabbricato con successo sonde di nanoparticelle che sono biocompatibili e hanno anche un'elevata specificità e fotostabilità. Per di più, queste nuove sonde hanno prestazioni eccellenti nella regione dal rosso lontano al vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico, che è di particolare interesse per l'imaging del cancro.

Il metodo del team è elegante nella sua semplicità:migliora le proprietà ottiche delle sonde semplicemente variando la dimensione e la forma delle nanoparticelle. "Questo ci consente di eludere complicati processi di progettazione e sintesi molecolare, "Spiega Liu. "Fornisce un metodo semplice ma efficiente per lo sviluppo di sonde fluorescenti altamente lontano-rosso-vicino all'infrarosso".

I ricercatori hanno prodotto le nanoparticelle in acqua con due metodi:agitazione e ultrasuoni (ovvero, 'scuotimento' a frequenze molto alte). L'ultrasonicazione ha prodotto nanoparticelle con dimensioni medie di 4 nanometri, che è considerevolmente più piccolo delle loro controparti mescolate. Queste nanoparticelle erano anche molto più luminose, con una resa quantica del 26% in acqua, più di cinque volte più brillante delle nanoparticelle prodotte dall'agitazione.

Liu spiega che l'ultrasonicazione produce catene polimeriche più vicine tra loro, con conseguente "strutture compatte che possono prevenire efficacemente l'invasione dell'acqua e quindi sopprimere l'estinzione, ottenendo una maggiore fluorescenza."

I ricercatori hanno quindi testato il comportamento delle nanoparticelle prodotte dalla sonicazione in un ambiente biologico per determinare se sarebbero sonde efficaci per uno specifico bersaglio biologico. Hanno scelto la streptavidina, una proteina che ha un'elevata affinità per la molecola di adesione delle cellule epiteliali (EpCAM) ― un biomarcatore comune per vari tumori. Dopo aver coniugato la streptavidina alle superfici delle nanoparticelle, i ricercatori hanno studiato l'efficacia delle nanoparticelle come sonda extracellulare per EpCAM impiegando cellule di cancro al seno MCF-7 come linea cellulare modello (vedi immagine). Le nanoparticelle hanno mostrato un'eccellente fotostabilità e una fluorescenza molto più elevata rispetto a una sonda disponibile in commercio (Cy3-SA).

Liu osserva che scambiando la streptavidina con un'altra proteina, le stesse nanoparticelle potrebbero essere utilizzate per colpire altri biomarcatori. "Questo porterà a una nuova generazione di sonde fluorescenti per la terapia guidata dalle immagini, " lei dice.