Nanopartikel vereinfachen Lungenkrebsdiagnose
Ein hilfreiches Werkzeug ist hier die Raman-Spektroskopie, mit der in situ biochemische Gewebeveränderungen festgestellt werden können. Das Schwingungsprofil liefert aussagefähige molekulare Details für die medizinische Diagnostik und Krankheitsprognose, obwohl beim klinischen Einsatz von Raman-Spektroskopie wegen der hohen Laserbelastung Gesundheits- und Sicherheitsrisiken bestehen. Mit oberflächenverstärkter Raman-Streuung (Surface-enhanced Raman scattering, SERS) können Einzelmoleküle untersucht werden, die an Silber- oder Goldnanopartikel adsorbieren. Da bei Goldnanopartikeln die Empfindlichkeit von SERS für die Detektion molekularer Spurenstoffe nicht ausreicht, wird nun an neuen Nanomaterialien geforscht. Um die biologische Detektion mit SERS zu verbessern, sollte das EU-finanzierte Projekt RAMAN (Gold nanoprisms as Raman signal amplifiers for bioimaging of lung cancer) eine Reihe biokompatibler Nanoprismen aus Gold herstellen. So wurden Nanopartikel in unterschiedlicher Form und Größe für SERS-Analysen an niedermolekularen Substanzen und Körperflüssigkeiten erzeugt. Die neuen kugelförmigen, dreieckigen und hexagonalen NP wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie analysiert, um SERS-Spektren für die jeweils aggregierte Form zu erhalten. Schwerpunkt waren dabei PEGylierte Nanopartikel, die sich bei multimodaler In-vivo-Bildgebung an Krebszellen bewährten. Bei Tests zur Eignung dieser Nanopartikel für die Raman-Bildgebung an Lungenadenokarzinomzellen zeigte sich, dass die Größe des Moleküls entscheidend ist. PEGylierte Nanopartikel interagierten stärker mit niedermolekularen Substanzen, die besser für SERS geeignet sind als große Moleküle. Anschließende Toxizitätstests zeigten, dass die Zellen hexagonale Gold-NP aufnehmen und ein Caspase-abhängiger Mechanismus dann die Apoptose einleitet. Insgesamt konnte RAMAN die SERS-Technik für die Darstellung von Tumorzellen zunächst in vitro und dann auch in vivo optimieren. Der klinischen Praxis steht damit eine sensitive Methode zur Verfügung, um Tumorerkrankungen deutlich früher zu erkennen als mit herkömmlicher Bildgebung.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, Lungenkrebs, Raman-Spektroskopie, oberflächenverstärkte Raman-Streuung, Gold, PEG, Toxizität