Этот потенциально спасающий жизнь метод использует нанотехнологии для выявления небольших раковых опухолей и сердечно-сосудистых поражений глубоко внутри тела. Он показал себя многообещающим в первых тестах, проведенных исследователями Рутгерса в инженерных и фармацевтических школах.Ученые Рутгерса, опубликовавшие первые результаты своей работы в июльском номере журнала Nature Communications, недавно получили грант в размере 2,2 миллиона долларов от Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии, входящего в Национальные институты здравоохранения, на продвижение своих исследований. .«Наш новый режим флуоресцентной визуализации направлен не только на раннее выявление заболеваний, но и на то, чтобы больше узнать о них до проведения операции», — сказал Прабхас Моге, ведущий исследователь проекта и выдающийся профессор биомедицинской инженерии, химической и биохимической инженерии. «Мне нравится думать об этом как об оптической биопсии».
«Этот метод в конечном итоге может быть использован для точного определения того, распространился ли недавно обнаруженный рак на близлежащие лимфатические узлы, что должно помочь хирургу справиться со всей степенью заболевания во время одной операции», — сказал Шридар Ганесан, заместитель директора по трансляционным наукам в Институт рака Рутгерса в Нью-Джерси и клинический консультант проекта. В настоящее время хирург, который не может сказать, насколько далеко распространился рак, может сделать биопсию лимфатических узлов и подождать день результатов, а затем при необходимости выполнить вторую операцию с сопутствующей травмой, рисками и затратами.Технология Рутгерса, совместно разработанная Ричардом Риманом, выдающимся профессором материаловедения и инженерии, использует другой тип инфракрасного света, чем тот, который используется сегодня для получения изображений. Он называется коротковолновым инфракрасным, он проникает в кожу и другие ткани глубже, чем видимый свет или ближний инфракрасный свет, используемый в современных методах визуализации.
Этот свет стимулирует красители, состоящие из нанокристаллов редкоземельных элементов — семейства из 17 подобных металлов, которые не редки, но трудно добывать. Редкоземельные элементы пользуются растущим спросом на электронную продукцию, такую как смартфоны, видеоэкраны, двигатели и аккумуляторы для электромобилей.В то время как ученые и врачи давно осознали потенциальную ценность коротковолнового инфракрасного света, флуоресцентные красители, которые реагируют на этот свет, были либо слишком токсичны для безопасного использования, либо не могли обеспечить четкие изображения. Красители, которые разрабатывают Моге и его команда, заключают в себе нанокристаллы редкоземельных элементов в оболочку из человеческого сывороточного альбумина.
Они хорошо переносятся, быстро распределяются по организму и накапливаются в очагах заболевания.Исследователи могут использовать различные типы редкоземельных элементов, которые светятся немного разными цветами коротковолнового инфракрасного света, чтобы создать семейство зондов, чувствительных к различным видам рака. «Таким образом мы можем получить точное представление о характере и стадии заболевания», — сказал он.
Исследователи продемонстрировали положительные результаты на лабораторных мышах и показали, что распространение рака даже в очень малых масштабах можно обнаружить раньше, чем с помощью традиционных методов, таких как магнитно-резонансная томография или визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне. Это может открыть новые возможности для раннего вмешательства.