氧气纳米传感器可以改善肿瘤成像

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  氧气纳米传感器可以改善肿瘤成像

  2009年8月11日

  弗吉尼亚大学开发的一种新材料  - 一种将发光染料与生物聚合物耦合的氧气纳米传感器,简化了缺氧区域的肿瘤成像。这类肿瘤与癌症侵袭性增加有关,特别难以治疗。氧气纳米传感器是强大的新研究工具,有朝一日也可用于疾病的诊断和检测以及规划治疗策略。新材料基于聚(乳酸,一种生物可再生,可生物降解的聚合物,对身体和环境都是安全的,并且以多种形式(包括薄膜,纤维和纳米颗粒)制造容易且廉价。它对医学研究以及环境研究,可持续设计和绿色产品也很有用。多功能传感器材料是绿色化学与纳米技术相结合的研究成果,并在当前网络版“自然材料”杂志上发表。弗吉尼亚大学开发了这种材料,并在U.Va与癌症研究人员进行了磋商。癌症中心和杜克大学医学中心确定可能的应用。张国庆,U.Va。化学博士候选人,与加州大学的Cassandra Fraser合作。化学教授通过将基于玉米的生物聚合物与荧光和磷光染料相结合来合成新材料。磷光显示为长寿命的余辉,仅在低氧或无氧条件下才能显现.Zhang设计了一种方法来调整短寿命蓝色荧光和长寿命黄色磷光的相对强度,最终产生校准的彩色辉光这样可以显示甚至微量的氧气。生物材料在室温或体温下显示其对氧敏感的磷光,使其成为用于组织的理想选择。“我们对材料合成和制造薄膜和纳米颗粒的容易程度感到惊讶,以及它对测量低的有用程度氧浓度,“弗雷泽说:“它基于生物友好型材料,”张添。 “它对身体和环境是安全的,因此我们意识到它不仅可用于医学研究和开发改进的疾病治疗,还可用于新的可持续技术。”杜克大学的癌症研究人员很快意识到这种新材料对于肿瘤中氧含量的实时和延长时间空间映射特别有用。这很重要,因为肿瘤中缺乏足够的氧气,称为“缺氧”。 是抗辐射和化学治疗的主要来源,并促进更大程度的恶性肿瘤。 “我们发现这些纳米颗粒直接适用于我们现有的肿瘤模型,”杜克大学医学中心放射肿瘤学助理教授Greg Palmer说。 “该技术将使我们能够更好地表征肿瘤缺氧对肿瘤生长和治疗反应的影响。”相关故事新的突破性研究可以影响药物开发和个性化医疗新的三维成像方法揭示了胰腺癌的起源是如何发布植入物设计和患者特异性规划的新软件研究人员和临床医生长期以来一直在寻找有效的方法来定位和绘制体内低氧区域以获得更好的效果了解正常和疾病过程。目前,没有简单,简单或廉价的方法,临床前或临床方法,用于产生具有良好空间和时间分辨率的肿瘤和周围组织的氧气图。“这里开发的方法对于能够进行肿瘤缺氧的测量具有很大的希望。成本有效地,"该研究的共同作者,杜克大学放射肿瘤学,病理学和生物医学工程教授Mark Dewhirst说。 “这种工具可以大大增加我们对消除肿瘤缺氧的方法的认识,这可以导致更有效的治疗。”“氧气不足的肿瘤倾向于更可能从原发部位扩散到其他部位。身体,“ U.Va.癌症中心主任迈克尔韦伯补充道。“尽管肿瘤缺氧的总体重要性,但很难直接测量,而且大多数方法都非常昂贵。”目前新的材料正在使用用于临床前研究,以深入了解癌症生物学和治疗反应,这可能对药物开发和测试有用。

   “这项技术可以获得全新的见解,允许在肿瘤细胞和小血液的规模上成像肿瘤缺氧帕尔默说:“最近,这种材料可以用作可注射的纳米传感器,可能提供氧气水平,生物过程和治疗反应性的持续数据。缺氧也与心血管疾病,中风和糖尿病有关,因此张开发的材料并且Fraser可以应用于几个医学领域。除了医学之外,用于发光生物材料的应用包括用于ce的分子探针ll生物学,用于可视化流体和空气动力学的成像剂,用于食品和药物包装的氧传感器,防篡改密封和环境监测,例如测量水体中的氧含量。该研究由美国国家科学基金会资助,美国国防部,美国国立卫生研究院,詹姆斯和丽贝卡克雷格基金会,通过U.Va.癌症中心和U.Va. NanoSTAR Institute.Source:http://www.virginia.edu/