在斑马鱼身上测试的新帝国开发的纳米探针可以帮助更准确地检测癌症,并可能有助于未来的诊断和治疗。

为了诊断癌症,医生可以使用微小的光学探针(纳米探针),当它们附着在肿瘤上时就会发光。这些纳米探针允许医生检测体内癌症的位置、形状和大小。

大多数纳米探针都是荧光的:它们吸收特定颜色的光,比如蓝色,然后发出不同颜色的光,比如绿色。然而,由于人体组织也会发光,因此很难将纳米探针光与背景光区分开来,可能会导致错误的解释。

现在,伦敦帝国理工学院的研究人员已经开发出了一种新的纳米探针,名为生物谐波团,并在帝国理工学院获得了专利,这种纳米探针利用一种被称为二次谐波产生(SHG)的新型发光技术发光。

在斑马鱼胚胎中测试纳米探针后,研究人员发现,经过修饰的靶向癌细胞的生物和谐团比荧光纳米探针更能突出肿瘤,并且能持续更长时间。它们的光很容易被组织发出的光所发现和区分,并且它们也能精确地附着在肿瘤细胞和非健康细胞上,这使得它们在检测肿瘤边缘时更加精确。

研究结果发表在ACS Nano杂志上。

生物和谐团既具有生物相容性,又具有生物可降解性,因为它们是由多肽组成的——与人体内发现的蛋白质成分相同。它们在48小时内在体内自然代谢,因此不太可能构成长期健康风险。

为了研究精确的肿瘤检测,研究人员首先给斑马鱼胚胎注射恶性癌细胞,使肿瘤细胞不受控制地增殖。24小时后,他们注射了经过修饰的生物和谐团,以肿瘤细胞中专门发现的p32肽分子为目标。然后,他们利用帝国理工大学光学显微镜成像设施的成像技术,研究修饰过的生物和声团检测肿瘤的效果。

他们发现,生物和谐团具有出色的检测灵敏度,这意味着它们附着在特定的肿瘤细胞上,而不是附着在健康细胞上。荧光纳米探针往往附着的特异性较低,这意味着它们可能会将健康细胞误认为肿瘤细胞,反之亦然。

他们还发现,与荧光不同,生物和声团不会“漂白”,这意味着它们不会随着时间的推移失去发光的能力。此外,生物和声团发出的光不会像荧光纳米探针那样饱和,这意味着当被更多的光照射时,它们会变得更亮。通过这种方式,肿瘤变得更加清晰。

Pantazis博士说:“肿瘤纳米探针能够特异而清晰地突出肿瘤细胞,这对癌症诊断非常重要。我们的概念验证研究表明,在未来几年,非常明亮的生物和声团可能成为诊断癌症和靶向治疗的有力工具。”

生物和谐团的制造成本低廉,可复制,可扩展,在室温下只需两天左右。他们现在需要在哺乳动物身上进行测试,以确定这些发现在斑马鱼之外的应用情况。

研究人员还在研究如何使用生物和声团来指导癌症手术期间的手术干预,以及它们如何产生不同频率的光,以潜在地帮助高精度地杀死肿瘤细胞。