(Phys.org) —Detecção precoce de doenças dos tecidos moles, como câncer de mama, normalmente requer biópsias invasivas. Agora, uma nova nanopartícula auto-montada desenvolvida por Bin Liu no Instituto de Pesquisa e Engenharia de Materiais A * STAR e colegas de trabalho pode em breve tornar as biópsias obsoletas. O material da equipe aumenta significativamente a segurança da microscopia de dois fótons (TPM) - uma técnica que usa sondas fluorescentes para gerar imagens tridimensionais de estruturas de células cancerosas em tecidos vivos.

Embora o TPM forneça acesso profundo ao tecido celular sem foto-dano significativo, Encontrar substâncias adequadas para atuar como sondas emissoras de luz é um desafio. 'Pontos quânticos' feitos de agregados em nanoescala de elementos como cádmio e selênio são excelentes iluminadores de estrutura celular, graças à sua fluorescência brilhante e estável. Contudo, sua toxicidade inerente restringe muitas aplicações biológicas possíveis.

Liu e sua equipe, portanto, se voltaram para moléculas orgânicas conjugadas para produzir corantes menos tóxicos para o TPM. Embora essas pequenas moléculas orgânicas sejam normalmente incapazes de absorver quantidades suficientes de luz laser para iniciar imagens de fluorescência, a equipe resolveu esse problema sintetizando um material em forma de estrela conhecido como dendrímero. Consistindo em um núcleo central de trifenilamina e três 'braços' feitos de cadeias conjugadas estendidas, esta geometria única pode induzir seções transversais muito maiores que podem absorver dois fótons melhor do que corantes fluorescentes isolados.

Para garantir a biocompatibilidade entre o dendrímero em forma de estrela e o tecido celular, os pesquisadores tiveram que empregar um truque químico. Inspirado pelo comportamento de ligação versátil da quitosana, um polissacarídeo natural, a equipe usou uma reação brometo-tiol moderada para anexar vários anéis de açúcar de glucosamina aos braços do dendrímero. De acordo com Liu, esse processo reduziu a citotoxicidade do corante e permitiu que eles o funcionalizassem com ligantes de ácido fólico que visam as superfícies de uma linha celular de câncer de mama conhecida como MCF-7.

Os experimentos da equipe mostraram que o corante dendrítico se auto-montou em nanopartículas dispersas quando submerso em água - uma forma que aumenta as seções de choque de absorção de dois fótons e fornece um alto rendimento de fluorescência induzida por laser. Quando eles incubaram essas nanopartículas nas células MCF-7, a imagem TPM subsequente revelou uma fluorescência brilhante localizada dentro do citoplasma da célula cancerosa (ver imagem). Estes dados indicam que a ligação específica ocorre entre o corante dendrítico e os receptores de folato na superfície MCF-7.

Viabilidades celulares próximas a 100% em concentrações de corantes usadas para estudos de imagem confirmam que essa estratégia é uma maneira segura e promissora de aumentar o uso de imagens TPM. "Estamos ansiosos para expandir a imagem in vitro atual para aplicações in vivo, "observa Liu.