گروهی از پژوهشگران به رهبری بین لیو و بن ژونگ تانگ از انجمن مهندسی و پژوهشی مواد A*STAR خانواده‌ای از رنگ‌دانه‌ها طراحی کرده‌اند که خاصیت فلورسانسی‌شان با توده‌ای شدن افزایش می‌یابد.
تصویربرداری از سلول‌های سرطانی با استفاده از نانوذرات تابان
|
گروهی از پژوهشگران به رهبری بین لیو و بن ژونگ تانگ از انجمن مهندسی و پژوهشی مواد A*STAR خانواده‌ای از رنگ‌دانه‌ها طراحی کرده‌اند که خاصیت فلورسانسی‌شان با توده‌ای شدن افزایش می‌یابد. انتظار می‌رود نانوذرات فلورسانسی پرشده با رنگ‌دانه‌های آلی گسیلنده نور، انقلابی در فناوری‌های تصویربرداری زیستی ایجاد کنند.
هنگامی که رنگ‌دانه‌های متداول با غلظت زیاد همراه نانوذرات استفاده می‌شوند، بصورت توده درآمده و شدت گسیل خود را از دست می‌دهند. درون رنگ‌دانه‌های متداول یک کروموفور (عامل رنگی مولکولی) تخت بنام دی‌سیانومتیلن اصلاح شده- تری‌فنیل‌آمین وجود دارد که در محلول‌های رقیق نور قرمز گسیل می‌کند؛ ولی بهنگام توده‌ای شدن فلورسانس ضعیفی دارد.
تصویر فلورسانسی سلول‌های سرطانی سینه تهیه‌شده با نانوذرات BSA مملو از رنگ‌دانه آلی نشان‌دهنده ورود نانوذرات به سیتوپلاسم سلول (قرمز) و عدم ورود به هسته‌ها (آبی) است.
لیو می‌گوید: «نزدیکی بیش از حد این کروموفورها باعث فرونشانی فلورسانسی می‌شود که ناشی از گذارهای غیرتابشی است.» لیو، تانگ، و همکاران‌شان این فرآیند را با اتصال آویزه‌های تترا فنیل‌اتیلن پروانه‌ای شکل به انتهای این کروموفور، وارون کردند.
برخلاف ترکیبات تخت، شکل پروانه‌ای مانع از برهم‌کنش قوی بین کروموفورها شده و فرآیند فرونشانی توده‌ای را بلوکه می‌کند. علاوه بر این، حبس فیزیکی از چرخش آزادانه پروانه‌ها جلوگیری کرده و گسیل نور را ممکن می‌سازد.
این گروه با ماتریس آلبومین سرم گاوی (BSA) – که یک پلیمر زیست‌سازگار با مصارف پزشکی است- رنگ‌دانه‌های مذکور را فرمول‌بندی کرده و عملکرد کاوشگری آنها را ارزیابی کردند. مشخصه‌یابی تجربی نشان داد که طول‌موج بیشینه گسیل این نانوذرات با کپسوله شدن بدون تغییر می‌ماند و اینکه شدت نور گسیل شده با بارگذاری رنگ‌دانه افزایش می‌یابد. تصویربرداری از سلول‌های سرطانی سینه فاش کرد که این نانوذرات، فلورسانس شدیدتر و یکنواخت‌تری در سیتوپلاسم نسبت به توده‌های آزاد ایجاد می‌کنند و این نشان می‌دهند که این نانوذرات درخشندگی سلولی این رنگ‌دانه‌ها را افزایش داده‌اند. همچنین آنها متوجه شدند که این نانوذرات دارای پایداری نوری در محیط‌های بیولوژیکی بوده و زیست‌سازگاری خوبی دارند.
این پژوهشگران این نانوذرات را بصورت وریدی به موش‌های دارای سرطان کبد تزریق کردند. آنها متوجه شدند که برخلاف توده‌های آزاد، نانوذرات بطور گزینشی در تومور تجمع شده و بافت سرطانی حیوان را روشن می‌کنند. لیو می‌گوید: «این نمایش اشاره به اهمیت فرصت‌های پژوهشی جدید در بررسی کاوشگرهای تشخیصی مشابه با کاربردهای بالقوه پزشکی دارد.»
همچنین می‌توان از این نانوذرات برای فهم گسترش سرطان و یا سرنوشت سلول‌های بنیادی فراکاشتی استفاده کرد. لیو می‌گوید: «اجتماع این کاوشگرها با عامل‌های تصویربرداری هسته‌ای یا تصویربرداری تشدید مغناطیسی می‌تواند نویدبخش تصویربرداری چند مدی باشد.»
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Advanced Functional Materials منتشر کرده‌اند. |
