I ricercatori hanno sviluppato una nuova forma di nanoparticelle e una tecnica di imaging associata in grado di rilevare più biomarcatori di malattie, compresi quelli per il cancro al seno, trovato nei tessuti profondi del corpo.

Segnalato sulla rivista scientifica Nanotecnologia della natura , la ricerca apre una nuova strada nella diagnosi delle malattie minimamente invasive e avrà potenzialmente un uso diffuso sia per la ricerca biomedica che per applicazioni cliniche.

"L'uso di nanoparticelle per l'imaging biologico della malattia è un'area scientifica entusiasmante e in rapida evoluzione, " afferma l'autore della ricerca Dr. Yiqing Lu presso l'ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP), Università Macquarie.

"Nanoparticelle appositamente progettate possono essere collocate in campioni biologici o iniettate in siti specifici del corpo e quindi "eccitate" dalla luce introdotta come quella di un laser o di una fibra ottica, " lui dice.

"I biomarcatori della malattia presi di mira da queste nanoparticelle poi si rivelano, emettendo le proprie specifiche lunghezze d'onda che possono essere identificate e riprese".

Tuttavia, una limitazione importante è che solo un singolo biomarcatore di malattia alla volta può essere distinto e quantificato nel corpo utilizzando questo tipo di tecnica di rilevamento.

"Il rilevamento di più biomarcatori (noti come multiplexing) nel corpo è stata una grande sfida per i ricercatori, " dice il dottor Lu.

"L'ambiente dei tessuti è estremamente complesso, pieno di elementi che assorbono e disperdono la luce come sangue, muscolare e cartilagineo. E introducendo più nanoparticelle in un sito, operando a più lunghezze d'onda per rilevare più biomarcatori, produce troppe interferenze. Rende estremamente difficile determinare con precisione se è presente una serie di biomarcatori della malattia".

Ciò che il Dr. Lu e il team di ricerca hanno fatto per risolvere questo problema è stato progettare nanoparticelle innovative che emettono luce alla stessa frequenza (vicino alla luce infrarossa) ma che possono essere codificate per emettere luce per periodi di tempo prestabiliti (nel intervallo di tempo da microsecondi a millisecondi).

"È la durata dell'emissione di luce e la reazione del biomarcatore a questa quantità di luce temporizzata (nota come durata della luminescenza) che produce una firma molecolare chiaramente identificabile, " lui dice.

"Più biomarcatori della malattia possono essere chiaramente identificati e ripresi in base a questo approccio in quanto non ci sono lunghezze d'onda sovrapposte che interferiscono con la lettura".

"Ciò consente l'imaging biomedico ottico ad alto contrasto in grado di rilevare più biomarcatori di malattie contemporaneamente". dice il dottor Lu.

In un'entusiasmante svolta nei test di laboratorio, le nanoparticelle innovative sono state in grado di rilevare molteplici forme di tumori al seno nei topi.

"Siamo estremamente entusiasti di dove ci sta portando questo lavoro, " afferma il professor Fan Zhang della Fudan University (Cina) e co-autore della pubblicazione della ricerca.

"Siamo stati in grado di rilevare e identificare con successo i biomarcatori chiave per una serie di diversi sottotipi di cancro al seno".

"Questa tecnica ha il potenziale per fornire un metodo poco invasivo per determinare se è presente il cancro al seno, così come la forma di cancro al seno, senza la necessità di prelevare campioni di tessuto tramite biopsia".

"In definitiva le nostre nuove nanoparticelle consentiranno la valutazione quantitativa per un'ampia gamma di biomarcatori di malattie e cancro, tutto in una volta. La tecnica potrà essere utilizzata per lo screening della malattia in fase iniziale e potenzialmente utilizzata nella terapia integrata, " dice il professor Fan Zhang.

Professor Jim Piper, Il leader del nodo CNBP presso la Macquarie University e anche un autore del documento è altrettanto ottimista con i risultati che sono stati ottenuti.

"Questo è un importante passo avanti in uno sforzo a lungo termine presso il nostro Centro presso la Macquarie University per sviluppare tecniche innovative per il rilevamento simultaneo di più marcatori di malattie nell'uomo e negli animali, " lui dice.

"I prossimi passi nella nostra collaborazione di ricerca sono perfezionare ulteriormente le nanoparticelle, per esaminare le questioni relative al lancio clinico della tecnologia e per esplorare ulteriori applicazioni e aree di malattia in cui questa tecnica potrebbe essere utilizzata al meglio".

Segnalato sul giornale Nanotecnologia della natura , il team internazionale di ricercatori coinvolti nello studio ha sede presso l'ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP), Università Macquarie e Università Fudan, Cina.

In particolare, il lavoro è un'estensione della precedente ricerca sull'imaging di nanoparticelle intrapresa dal Dr. Lu presso la Macquarie University che ha ottenuto un brevetto negli Stati Uniti e in Cina, e che è già stato concesso in licenza con partner commerciali.