科学家考虑用纹身墨水定位癌症?

时间:2020-09-03 15:20:11 来自:仰和健康

纹身墨水调色板。每种颜色都带有独特的光谱指纹,我们可以将其用作成像条形码,以更好地识别和检测肿瘤。亚当·斯凯(Adam Sky)创作的纹身和设计。图片来源:Adam Sky的纹身和设计,图片由南加州大学Zavaleta实验室提供

得益于南加州大学维特比生物医学工程系的最新研究,纹身师针头上的不起眼的墨水可能是提高癌症检测率的关键。

WiSE Gabilan在南加州大学迈克尔逊聚合生物科学中心的实验室担任该系的助理教授,克里斯蒂娜·萨瓦莱塔(Cristina Zavaleta)和她的团队最近使用纹身染料和食用染料等常见染料开发了新型成像造影剂。当这些染料附着在纳米颗粒上时,它们可以照亮癌症,使医学专业人员可以更好地区分癌细胞和相邻的正常细胞。该研究成果已发表在《生物材料科学》上。

早期发现对患者取得最佳癌症结局至关重要。在美国,癌症在一生中的某个时候会影响超过38%的美国人。

但是,如果没有良好的显像剂,检测将具有挑战性。造影剂,当将其注入患者体内时,可使MRI和CT等成像功能具有更高的灵敏度和特异性,从而使医疗专业人员能够准确地进行诊断,并让外科医生识别出肿瘤的确切边缘。

Zavaleta说:“例如,如果问题是结肠癌,则可以通过内窥镜检查发现。” “但是内窥镜实际上只是棒子末端的手电筒,因此它只会提供有关结肠结构的信息-您可以看到息肉,也知道需要进行活检。”

她说:“但是,如果我们能够提供影像学工具来帮助医生查看特定的息肉是癌变还是只是良性的,也许他们甚至不需要去管。”

发光的纳米粒子在血管中移动以发现癌症。将着色染料掺入纳米颗粒中,以便在识别癌细胞时获得更敏感的成像对比度。

为了实现这一目标,研究小组从我们经常遇到的家用着色染料和颜料中发现了独特的光学对比剂来源。这些“光学墨水”可以附着在靶向癌症的纳米颗粒上,以改善癌症的检测和定位。

染料和颜料是从已经获得美国食品和药物管理局(FDA)批准的普通着色剂中发现的,研究小组希望这些染料和颜料可以使它们在成像实践中更容易,更安全地实施。

对于Zavaleta来说,灵感来自一个不寻常的地方-在著名工作室的所在地美国加利福尼亚州埃默里维尔的皮克斯动画师参加的动画课。Zavaleta爱好艺术和动画,她说,她对艺术家带到课堂上的水墨画很感兴趣。

Zavaleta说:“我正在思考这些真正的高颜料涂料(如水粉水彩颜料)如何以前所未有的方式变得明亮,并且我想知道它们是否具有有趣的光学特性。”

这个想法使她找到了附近旧金山的纹身艺术家亚当·斯凯(Adam Sky),这是另一位使用鲜艳染料的工匠。

Zavaleta说:“我记得我带了一个96孔板,他在每个孔中都喷了纹身墨水。” “然后,我将墨水带到我们的拉曼扫描仪(用于灵敏地检测靶向肿瘤的纳米颗粒),发现了这些非常惊人的光谱指纹,可用于对纳米颗粒进行条形码处理。这太酷了。”

使用纳米颗粒成像的安全挑战之一是,这些纳米颗粒通常在肝脏和脾脏等器官中的保留时间延长,这些器官负责分解纳米颗粒。由于这些安全问题,考虑可生物降解的纳米材料至关重要。当前,批准用于临床的光学对比剂数量有限。

考虑到这一点,Zavaleta的团队考虑了可用于装饰纳米粒子的常见食用染料,例如在彩虹糖和M&M中的彩色糖果中发现的染料。FDA认为这些人类日常食用的颜色鲜艳的食品对人类食用是安全的。

Zavaleta说:“我们认为,让我们看一下一些FDA批准的药物,化妆品和食用染料,看看其中有哪些光学特性。” “因此,我们最终发现许多这些FDA批准的染料具有有趣的光学性质,可用于成像。”

该团队已经开发出一种纳米颗粒,它将携带这些色素丰富的成像剂作为“有效载荷”。Zavaleta说,这些颗粒具有特定的大小,可以使其被动渗透到肿瘤区域,但由于其大小也可以保留。

当今临床中使用的大多数成像造影剂是小分子染料。

Zavaleta说:“有了小分子,您也许可以看到它们最初在肿瘤区域中积累,但是您必须要快一些,直到它们最终离开肿瘤区域排出体外。” “我们的纳米颗粒恰巧足够小,可以渗透,但同时又足够大,可以保留在肿瘤中,这就是我们所说的增强的通透性和保留效果。”

与以前的小分子成像剂相比,纳米颗粒还可以用更大的染料有效载荷“修饰”,研究小组已经在荧光成像下显示了纳米颗粒导致更亮的信号和纳米颗粒在肿瘤中的明显定位。

Zavaleta说:“如果将一束染料封装在纳米颗粒中,您将能够更好地看到它,因为它会更亮。” “这就像使用一包染料,而不是仅使用一种染料。”

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