Nanotermometer måler tumortemperaturer

Ny mulighed for anvendelse af nanopartikler i biomedicin udviklet

Carbon nanotube med kobberiodidfyldning i længdesnit, registreret i et transmissionselektronmikroskop. Udvendig diameter på carbon nanotube omkring 30 nanometer, indre diameter med fyldning ca. 10 nanometer. © IFW Dresden
læst op

Fyldte og kun nogle få nanometer store kulstofrør kan let bruges til målinger uden berøringstemperatur på kræftsvulster. Dette er bestemt af Dresden-forskere i en ny undersøgelse. De rapporterer om deres forskningsresultater om brugen af ​​nanopartikler i biomedicin i den aktuelle udgave af tidsskriftet "Nanomedicine".

Nanopartikler bruges allerede som en del af pilotundersøgelser hos de første patienter til hypertermisk behandling i kræftbehandling. Med anvendelsen af ​​såkaldte multifunktionelle fyldte carbon nanorør - carbon nanotubes = CNT'er - er flere projekter ved Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW) Dresden involveret - blandt dem det europæiske forskningsprojekt CARBIO.

Magnetiske fyld er designet til at ødelægge tumorvæv

I det eksperimenterer forskere ved IFW med magnetiske fyldninger i CNT'er, som i fremtiden målrettet vil ødelægge tumorvæv ved induktiv opvarmning i kroppen. CNT'erne fungerer som containere til forskellige ting: de kan transportere sensorer, magneter og medicin gennem blodbanen, uden at deres indhold kommer i uønsket kontakt med væv på vej til destinationen.

Da en opvarmning (= hypertermi) af tumorvæv i den menneskelige krop skal styres kontinuerligt og så nøjagtigt som muligt, kræves en temperaturovervågning med et termometer på det cellulære niveau. De seneste resultater fra CARBIO har nu vist, at kobberiodid (CuI) -fyldte CNT'er kan tjene som termometre. Dette materiale såvel som andre alkali- og kobberhalogenider viser forskellige temperaturafhængige parametre i måling af nukleær magnetisk resonans.

For eksempel er afslapningstid, det vil sige den tid, der kræves til magnetisering af en ophidset partikel for at vende tilbage til den oprindelige tilstand, en sådan temperaturafhængig parameter. udstilling

Kontaktløs temperaturmåling

Hvis forskerne måler denne parameter ved hjælp af magnetisk resonans, kan de udlede den nøjagtige temperatur i kobberiodiets miljø. I modsætning til konventionel temperaturkontrol, tilbyder denne berøringsfri temperaturmåling udefra en unik fordel ved hypertermisk kræftbehandling: udgifter og risiko for kirurgisk indgreb kan undgås med nanotermometeret i fremtiden.

Til produktion af nanotermometeret fyldte forskere ved IFW kobberiodid i CNT'er. Til dette formål blev der frembragt CNV med flere vægge med en diameter på fem til 20 nanometer og en længde på ti til 30 mikrometer. Flervæggede CNT'er kan stadig være udstyret med funktionelle grupper i de ydre lag, så de absorberes bedre af kroppen.

Kobberiodid absorberes

Efter termisk behandling ved 450 ° C og sonikering med saltsyre og salpetersyre åbnes nanorørene. Forskerne fyldte derefter rørene med kobberiodid ved at opvarme materialet til 600 C i et siliciumoxydglas. Ved kapillærkræfter absorberes kobberiodid bogstaveligt talt i CNT'erne.

Målinger af nukleær magnetisk resonans (NMR) ved et eksternt magnetfelt på syv Tesla viste forskerne, at for afslapningstid og resonansfrekvens en betydelig temperaturafhængighed i området fra fem til 320 Kelvin dette svarer til maksimalt 47 Celsius - findes. Den bedste opløsning blev opnået for afslapningstiden med en måleøjagtighed på to Kelvin.

Således registrerer kobberiodidfyldte CNT'er temperaturområdet for hypertermisk behandling i kræftbehandling, som let udføres ved lidt over 42 Celsius. Ifølge forskerne er brugen af ​​disse CNT'er som kontaktløse nanotermometre derfor grundlæggende mulig. Målenøjagtigheden skal dog stadig øges. Forskere ved IFW undersøger i øjeblikket yderligere mulige fyldmaterialer til CNT'er.

(idw - Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden, 16.10.2008 - DLO)