L'imaging fotoacustico è una tecnica innovativa per individuare i tumori all'interno delle cellule viventi con l'aiuto di composti che assorbono la luce noti come agenti di contrasto. I ricercatori di A*STAR hanno ora scoperto un modo per migliorare l'efficacia del targeting e l'attività ottica degli agenti di contrasto specifici per il cancro al seno utilizzando nanoparticelle polimeriche coniugate.

La generazione di segnali fotoacustici richiede un impulso laser ultraveloce per irradiare una piccola area di tessuto. Ciò innesca una serie di vibrazioni molecolari che producono onde sonore ultrasoniche nel campione. "Ascoltando" le differenze di pressione create dalle onde acustiche, i ricercatori possono ricostruire e visualizzare le strutture interne di oggetti complessi come il cervello ei sistemi cardiovascolari.

La diagnosi del cancro con l'imaging fotoacustico richiede agenti di contrasto che penetrino in profondità nei tessuti e si leghino selettivamente alle cellule maligne. Inoltre, hanno bisogno di un'elevata risposta ottica alla luce laser nel vicino infrarosso, una regione spettrale particolarmente sicura per i materiali biologici. I mezzi di contrasto tradizionali sono stati basati su nanostrutture di oro e argento, ma le complesse procedure chimiche necessarie per sintonizzare otticamente questi nanocomposti hanno lasciato i ricercatori alla ricerca di alternative.

Malini Olivo e i suoi colleghi dell'A*STAR Singapore Bioimaging Consortium e dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hanno studiato diversi agenti di contrasto basati su polimeri coniugati. Queste macromolecole organiche, che contengono legami carboniosi doppi e singoli alternati, hanno elettroni delocalizzati nelle loro strutture che possono produrre proprietà ottiche utili come la fotoluminescenza. I ricercatori hanno identificato un polimero coniugato noto come PFTTQ, un composto con più anelli aromatici, catene alchiliche, atomi di zolfo e azoto, come promettente agente fotoacustico in vivo a causa della sua struttura biocompatibile e dell'assorbimento della luce che raggiunge il picco nella gamma del vicino infrarosso.

Per dirigere questo agente di contrasto sulle cellule cancerose, il team ha sintetizzato nanostrutture simili a puntini con un nucleo interno di PFTTQ circondato da catene di glicole polietilenico solubili in acqua, terminato da uno strato esterno di molecole di folato, una vitamina che si lega specificamente alle proteine ​​del recettore dei folati comunemente espresse dai tumori del cancro al seno. Esperimenti con cellule di cancro al seno modello MCF-7 impiantate nei topi hanno rivelato i meriti di questo approccio:in appena un'ora dopo la somministrazione dei punti di polimero coniugato con folati, forti segnali fotoacustici sono emersi dalle posizioni del tumore. La funzionalità dei folati ha giocato un ruolo fondamentale in questa procedura di bioimaging, quadruplicando i segnali fotoacustici rispetto ai punti PFTTQ non modificati.

"Le nanoparticelle folato-PFTTQ hanno un grande potenziale per l'imaging diagnostico e altre applicazioni biomediche, "Stiamo lavorando per ampliare la libreria di polimeri biocompatibili da utilizzare come mezzi di contrasto fotoacustici molecolari".