Coraz lepsze fluorescencyjne narzędzia medyczne

Nanocząstki z fluorescencyjną konwersją zwiększającą energię promieniowania (ang. upconversion, UC), absorbujące promieniowanie z zakresu IR i emitujące promieniowanie o wyższej energii z zakresu widzialnego, mogą znaleźć zastosowanie w obrazowanie biomedycznym. Możliwość wzbudzenia za pomocą IR jest główną zaletą, ponieważ IR nie jest absorbowane przez tkanki, a w związku z tym głębiej je penetruje i nie niszczy ich. Nanocząstki funkcjonalizowane znacznikami podatnymi na wzbudzanie IR dają możliwość aktywowania fotowrażliwych czynników w takich zastosowaniach, jak leczenie nowotworów.

Finansowany przez UE zespół zainicjował projekt "Novel luminescent upconversion nanoparticles for diagnostic and therapeutic nanomedicine" (LUNAMED) w celu zbadania potencjału nowych nanocząstek z UC. Do niedawna tworzenie takich materiałów poprzez domieszkowanie jonami lantanowców nie było dobrze zbadane. Aby nanocząstki były bioaktywne, poddano je funkcjonalizowaniu przyłączając do ich powierzchni starannie dobrane molekuły.

Naukowcy pomyślnie zsyntetyzowali nanocząstki kompozytowe i dokonali ich funkcjonalizacji do zastosowań terapeutycznych. Badano różne funkcjonalizowane nanocząstki i porównywano ich wychwyt przez komórki nowotworowe w porównaniu ze zdrowymi komórkami. Na koniec zespół wykazał ich użyteczność zarówno w optycznym obrazowaniu komórek nowotworowych jak i terapii fotodynamicznej. Wzbudzenie promieniowaniem IR indukowało emisję promieniowania widzialnego przez dane nanocząstki. Emisja promieniowania widzialnego powodowała wzbudzenie fotouczulacza, który następnie niszczył pobliskie komórki nowotworowe.

Projekt LUNAMED utorował drogę do wykorzystania względnie nieznanego szlaku syntezy nanocząstek funkcjonalizowanych znacznikami z UC wzbudzanymi IR. Wrażliwość na IR umożliwia głębszą penetrację tkanek i zmniejsza wpływ na zdrowe komórki. Celowane zastosowania biomedyczne obejmują ultraczułe celowanie, obrazowanie i terapię, a opublikowane wyniki dowodzą możliwości tej techniki.