克里斯蒂娜·扎瓦莱塔（Cristina Zavaleta）洛杉矶南加州大学维特比分校生物医学工程系助理教授，刚刚与他的团队使用纹身墨水和食用色素等常见染料开发了新型成像造影剂。当这些染料附着在纳米颗粒上时，它们可以照亮肿瘤，使医疗专业人员能够更好地区分肿瘤细胞和正常邻近细胞并检测癌症。 这项工作发表在《生物材料科学》上。
诊断的重要性
La 诊断 早期对于使癌症患者获得最佳可能结局至关重要。 这种疾病会影响到38％以上的美国人的生活。
但是，如果没有良好的显像剂，检测将具有挑战性。 对比材料，当将其注入患者体内时，可使MRI和CT等图像发挥更高的灵敏度和特异性，从而使医疗专业人员能够准确地检测和诊断癌症，并由外科医生识别出确切的边缘肿瘤。
“例如，如果问题是结肠癌，则可以通过内窥镜检查来检测，” 他说 Zavaleta. “但是内窥镜实际上只是一根棍子末端的手电筒，因此它只能提供有关结肠结构的信息 - 你可以看到息肉并知道你需要进行活检。如果我们能够提供成像工具来帮助医生判断特定的息肉是癌性的还是良性的，通常我们甚至不需要干预，”他说。
系统如何运作
发光的纳米颗粒穿过血管来检测癌症。这些染料被掺入纳米颗粒中，以便在识别癌细胞时实现更精确的成像对比度。为了实现这一目标，该团队从我们经常遇到的家用染料和着色颜料中发现了一种独特的光学对比剂来源。 这些“光学墨水”可应用于靶向纳米颗粒，以改善癌症检测和定位。
染料和颜料衍生自普通着色剂。
这个想法？它来自皮克斯
对于 Zavaleta 来说，灵感来自一个不寻常的地方：在加利福尼亚州埃默里维尔（著名动画工作室的所在地）与皮克斯艺术家一起上的动画课。热爱艺术和动画的萨瓦莱塔说，她对艺术家带到教室的墨水和颜料很感兴趣。 “我在想这些颜料含量非常高的颜料，比如水粉水彩画，如何以一种我以前从未见过的方式表现得如此出色，我想知道它们是否具有有趣的光学特性，”萨瓦莱塔说。
这个想法让她去找了旧金山附近的一位纹身艺术家， 亚当·斯凯，是另一位使用鲜艳染料的工匠。
我记得带过一个96孔板，他在每个孔中喷了纹身墨水。 然后，我将墨水带到我们的拉曼扫描仪（用于敏感地检测靶向肿瘤的纳米粒子），发现了这些真正令人惊叹的光谱指纹，可用于编码纳米粒子。 太好了。
克里斯蒂娜·扎瓦莱塔（Cristina Zavaleta）, 南加州大学维特比 – 洛杉矶
检测癌症将面临的挑战
纳米颗粒成像的安全挑战之一是它们通常会长时间保留在肝脏和脾脏等器官中。由于这些安全问题，考虑可生物降解的纳米材料至关重要。 目前批准用于临床的光学造影剂数量有限。
考虑到这一点，Zavaleta 的团队考虑了可用于纳米粒子的常见食品染料，例如彩虹糖和 M&M's 等彩色糖果中发现的染料。 FDA 认为这些人类日常食用的颜色鲜艳的食品对于人类食用是安全的。
“我们想：让我们看看一些 FDA 批准的现有药物、化妆品和食品着色剂，看看这些着色剂具有哪些光学特性，”Zavaleta 说。 “这就是我们发现 FDA 批准的许多染料具有有趣的光学特性的地方，我们可以利用它们进行成像。”
该团队开发了一种纳米颗粒，它将携带这些高度色素化的成像剂作为检测癌症的“有效载荷”。萨瓦莱塔说，这些颗粒具有特定的尺寸。这使得其中一些能够被动地穿透肿瘤区域。其他的，经过适当选择，会因其体型而受到阻碍。
与以前的显像剂相比，纳米颗粒还可以用更大的染料负载进行“装饰”。这将为检测癌症带来更明亮、更有效的信号。 “如果你将一堆染料封装在纳米粒子中，你将能够更好地看到它，因为它会更亮，”萨瓦莱塔说。
