Gli scienziati hanno trovato un modo per controllare le dimensioni di speciali nanoparticelle per ottimizzarne l'uso sia per la risonanza magnetica che per l'imaging nel vicino infrarosso. Il loro approccio potrebbe aiutare i chirurghi a utilizzare le stesse nanoparticelle per visualizzare i tumori appena prima e durante l'intervento chirurgico utilizzando le due diverse tecniche di imaging. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .

"La risonanza magnetica è utilizzata di routine nella diagnosi preoperatoria, mentre i chirurghi hanno iniziato a utilizzare l'imaging a fluorescenza nel vicino infrarosso durante le procedure chirurgiche, " afferma il nanobiotecnologo Kyohei Okubo della Tokyo University of Science. "Le nostre sonde a nanoparticelle potrebbero fornire una bimodalità che sarà clinicamente attraente per ricercatori e medici di dispositivi medici".

Le nanoparticelle ceramiche realizzate con i metalli delle terre rare itterbio (Yb) ed erbio (Er) hanno dimostrato bassa tossicità e prolungata luminescenza nel vicino infrarosso, promettente come agente di contrasto nelle scansioni MRI e agente fluorescente per l'imaging a fluorescenza nel vicino infrarosso. Le immagini di vasi sanguigni e organi in corpi vivi possono essere ottenute con le due tecniche di imaging modificando ulteriormente le superfici delle nanoparticelle con polimeri a base di polietilenglicole (PEG). Ma per migliorare la risoluzione dell'immagine, gli scienziati devono avere un maggiore controllo sulla dimensione delle nanoparticelle durante il processo di fabbricazione.

Okubo e i suoi colleghi hanno utilizzato un processo di fabbricazione passo dopo passo che inizia con la miscelazione di ossidi di terre rare in acqua e acido trifluoracetico. La miscela viene riscaldata per formare un solido. Quindi viene sciolto in soluzione, si aggiunge acido oleico e si allontana il gas. Le cosiddette nanoparticelle ceramiche drogate con terre rare si formano quando questa soluzione viene raffreddata.

Pochi passaggi in più portano al rivestimento delle superfici delle nanoparticelle con PEG. Gli scienziati hanno scoperto che potrebbero rallentare il tasso di crescita delle nanoparticelle aumentando la loro concentrazione prima del processo di rivestimento. Ciò ha permesso loro di formare nanoparticelle di 15 e 45 nanometri di diametro.

Il team ha condotto una serie di test per esaminare le proprietà delle loro nanoparticelle. Hanno scoperto che potrebbero essere utilizzati per ottenere immagini di alta qualità dei vasi sanguigni in topi vivi utilizzando la risonanza magnetica e le tecniche di imaging a fluorescenza nel vicino infrarosso. Ulteriori test hanno mostrato che le nanoparticelle hanno mostrato una tossicità minima sulle cellule di fibroblasti di topo quando utilizzate a basse concentrazioni. Hanno anche una breve emivita, il che significa che sarebbero stati eliminati in tempi relativamente brevi dal corpo, rendendoli sicuri per l'uso clinico.

Il team si propone poi di studiare come le diverse distribuzioni di ioni paramagnetici sulle nanoparticelle influenzino le loro proprietà magnetiche. Mirano inoltre a studiare se le modifiche apportate alle nanoparticelle potrebbero renderle applicabili per l'uso in terapie "fotodinamiche" basate sulla luce per il trattamento dei tumori della pelle e dell'acne, Per esempio.