(Phys.org) —Detección temprana de enfermedades de los tejidos blandos, como el cáncer de mama, normalmente requiere biopsias invasivas. Ahora, una nueva nanopartícula autoensamblada desarrollada por Bin Liu en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colaboradores pronto podrían hacer obsoletas las biopsias. El material del equipo mejora significativamente la seguridad de la microscopía de dos fotones (TPM), una técnica que utiliza sondas fluorescentes para generar imágenes tridimensionales de las estructuras de las células cancerosas en el tejido vivo.

Aunque el TPM proporciona un acceso profundo al tejido celular sin daño significativo de la foto, Encontrar sustancias adecuadas que actúen como sondas emisoras de luz es un desafío. Los 'puntos cuánticos' hechos de agregados a nanoescala de elementos como el cadmio y el selenio son excelentes iluminadores de la estructura celular, gracias a su fluorescencia brillante y estable. Sin embargo, su toxicidad inherente restringe muchas aplicaciones biológicas posibles.

Por lo tanto, Liu y su equipo recurrieron a moléculas orgánicas conjugadas para producir tintes menos tóxicos para TPM. Si bien estas pequeñas moléculas orgánicas normalmente no pueden absorber cantidades suficientes de luz láser para iniciar la formación de imágenes de fluorescencia, el equipo resolvió este problema sintetizando un material en forma de estrella conocido como dendrímero. Consta de un núcleo central de trifenil amina y tres 'brazos' hechos de cadenas conjugadas extendidas, esta geometría única puede inducir secciones transversales mucho más grandes que pueden absorber dos fotones mejor que los tintes fluorescentes aislados.

Para asegurar la biocompatibilidad entre el dendrímero en forma de estrella y el tejido celular, los investigadores tuvieron que emplear un truco químico. Inspirado en el comportamiento de unión versátil del quitosano, un polisacárido natural, el equipo utilizó una reacción leve de bromuro-tiol para unir varios anillos de azúcar de glucosamina a los brazos del dendrímero. Según Liu, este proceso redujo la citotoxicidad del tinte y les permitió funcionalizarlo con ligandos de ácido fólico que se dirigen a las superficies de una línea celular de cáncer de mama conocida como MCF-7.

Los experimentos del equipo mostraron que el tinte dendrítico se autoensambla en nanopartículas dispersas cuando se sumerge en agua, una forma que aumenta las secciones transversales de absorción de dos fotones y proporciona un alto rendimiento de fluorescencia inducida por láser. Cuando incubaron estas nanopartículas en las células MCF-7, Las imágenes de TPM posteriores revelaron una fluorescencia brillante localizada dentro del citoplasma de la célula cancerosa (ver imagen). Estos datos indican que se produce una unión específica entre el colorante dendrítico y los receptores de folato en la superficie de MCF-7.

La viabilidad celular cercana al 100% en concentraciones de colorante utilizadas para estudios de imágenes confirma que esta estrategia es una forma segura y prometedora de aumentar el uso de imágenes TPM. "Estamos ansiosos por expandir las imágenes in vitro actuales a aplicaciones in vivo, "señala Liu.