2. Cikkelemzés (2011.02.14-20)

Cím: In vivo tumor targeting and spectroscopic detection with surface-enhanced Raman nanoparticle tags

Válaszoló: Vermes Anna

Kérdések:

1. Hogyan készítik az aranykolloidot?

Egy lehetséges eljárásban első lépésben arany atommagokat állítanak elő úgy, hogy valamilyen arany-só oldathoz (pl. arany-klorid, arany-trifluorid, arany-bromid) citrát redukálószert (pl. lítium-, nátrium- vagy kálium-citrát) adnak. Ezután az atomos aranyat tartalmazó oldatban szabályozott méretű (~10 nm) kolloidot növesztenek oly módon, hogy kis lépésekben további arany-sót és aszkorbátot (egy másik redukálószert) adnak az oldathoz, amelyek újabb és újabb arany-rétegeket képeznek a meglévő kolloid-szemcsén.

2. Milyen formában van jelen az arany?

Vizes kolloid-oldatban.

3. Megvalósítható más nemesfémekkel is?

Technikailag bármilyen fém jó lehet, ami felületi plazmon rezonanciát mutat (arany, ezüst, réz, titánium, króm). Én arról hallottam, hogy ezüsttel próbálkoznak még, de annak vannak hátrányai. Igaz, hogy az ezüst felületi Raman-erősítési faktora 100-1000-szer nagyobb mint aranyé, de az ezüst kolloidok hosszútávon nem stabilak, szeretnek a legkülönfélébb alakzatokba aggregálódni, emiatt méretük és eloszlásuk nem szabályozható és nem homogén. Ráadásul az ezüst biokompatibilitása is sokkal rosszabb.

4. Mi a Raman spektroszkópia alapja?

Minden spektroszkópiának az az alapja, hogy valamely közeg atomjai vagy molekulái által abszorbeált, szórt vagy emittált elektromágneses sugárzás hullámhossz függvényében történő mérésével szerzünk információt a közegről. A folyamat a kölcsönható részecske karakterisztikus energiaállapotai közötti változással van összefüggésben, ami lehetőséget ad az azonosításra. A Raman- és az IR spektroszkópiában ez a változás az egyes molekularezgési módusok közötti átmenet, emiatt ezek a molekuláris spektroszkópia legalapvetőbb eszközei.

Raman-szórásnak azt nevezzük, amikor a beérkező sugárzás egy oszcilláló dipólmomentumot indukál a molekulában, melynek nagysága a polarizálhatóság és az elektromos térerősség szorzata. Mindkét mennyiség oszcillál, és a polarizálhatóság frekvenciája az adott molekulakötés vagy csoport rezgési frekvenciájával egyenlő. Emiatt, ha a legerjesztődés egy másik vibrációs normálmódusra történik, akkor a kibocsátott dipólsugárzás a beeső sugárzás frekvenciájához képest el van tolva annyival, amennyivel a molekula rezgési frekvenciája megváltozott (vagyis a két rezgési módus közti frekvenciakülönbséggel). Attól függően, hogy a molekula vibrációs energiája nőtt vagy csökkent, a szórt foton a főcsúcstól följebb vagy lejjebb, az ún. Raman-csúcsokban jelenik meg a spektrumban. A Raman-szórás mindig a rugalmas, Rayleigh-szórással párhuzamosan megy végbe, méghozzá úgy, hogy a Raman-szórt fotonok száma a rugalmasan szórt fotonokhoz képest kb 1:10^8. Az alábbi diagramon egy IR-abszorpció és egy Stokes típusú Raman szórás energiaszintjei láthatóak, amikor az elektron-alapállapot 0. rezgési szintjéből az 1. szintre történik ugrás.
5. Miért vannak csak néhány tumorban túlexpresszálva az EGFR-ok?

Az EGFR-ok folyamatos aktivációja szabályozatlan sejtosztódáshoz vezet, ami a rák alapfeltétele, ezért azok a mutációk, amik az EGFR-ok túlzott aktivitásával járnak, közvetetten tumorok okozói. Szabályozatlan sejtosztódás ugyanakkor létrejöhet más onkogének hatására is (pl. PDGFR, VEGFR, citoplazmikus tirozin-kinázok, vagy regulációs GTP-ázok), amikor az EGFR-ok aktivitása nem feltétlenül változik.

6. Hogyan ürül a nanorészecske?

Az arany nanorészecskék lassan ürülnek ki. Az intravénás beadást követő napokban a máj majdnem minden Kupffer-sejtjében megtalálhatóak, és az aranyat tartalmazó sejtek száma kb. fél év elteltével csökken az eredeti szám 1/5-ére. Ekkor azonban még csak a nanorészecskék 9%-a ürült ki, ugyanis idővel egyre lokalizáltabbá válik az eloszlásuk. Főleg a makrofágok vezikuláris lizoszóma/endoszóma-szerű szerkezeteiben gyűlnek fel, idővel egyre növekvő méretű clustereket képezve (tehát egyre kevesebb makrofágban van egyre több arany).

7. Mit csinálnak velük az endoszómák és a lizoszómák?

A gyors endo-lizoszómális kiszökés lényege az, hogy a savas endo-lizoszómális kompartmentben a nanorészecske szelektíven ellentétes felületi töltést kap. Így a nanorészecske már képes átjutni a lizoszóma membránján, és a citoplazmába távozik. Az arany nanorészecskére nézve a lizoszóma membránjának stabilitása nagyobb, de lényegében sokkal lassabban itt is hasonló folyamat játszódik le.

8. Hogy működik az ICP-MS?

Az analizálandó folyadék mintát magas hőmérsékletű argon-plazmát tartamazó kisülési csőbe porlasztják, ahol megszárad, gáz halmazállapotba kerül, atomokra válik szét, és töltést kap. Az így keletkező ionnyaláb ezután valamilyen sima tömegspektrométer bemenetére kerül. (gyorsítótér, majd sebesség szerinti szelektálás -> ismert v sebességű részecskéket mágneses térbe bocsátjuk, ahol F=qvB=(mv^2)/(2R) centripetális erőt ismerjük, a pálya sugarát (R) lemérjük és ebből megvan m) Az alábbi két ábrán egy ICP-MS és egy tömegspektrométer vázlata látható.

9. PEG helyett milyen más vegyület használható a komplex stabilizálására?

Használnak még hidrofób kationos polielektrolit módosulatokat (pl. N-acilált kitozánt) is.

10. Mi a quantum dot magyarul?

Kvantum-pötty.