刺青染劑新用途,用來確認腫瘤位置不但安全也省事

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 19 日 0:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


美國南加州大學維特比工程學院生醫工程助理教授 Cristina Zavaleta 研究團隊發表於《生物材料科學》(Biomaterials Science)期刊的研究,運用刺青墨水和食用色素等染劑研發新的對比劑。當染劑附上奈米粒子,就能標定癌症細胞位置,讓專業人員能清楚區分癌症細胞與周圍的正常細胞。

在美國,38% 的人一生至少得面對一次癌症,而早期發現早期治療一直是成功治療癌症的重點。診斷癌症時,使用核磁共振(MRI)或電腦斷層(CT)MRI 偵測癌細胞,需要將對比劑注射至患者體內,才能讓成像更敏銳清晰,讓醫療人員診斷,也讓外科醫師精準判斷腫瘤確切位置。

Zavaleta 解釋,以大腸癌為例,大腸癌偵測需要透過內視鏡檢查,但內視鏡其實也只是一根末端加上光源的細管而已,只能拍攝大腸的外觀結構,如果看到瘜肉就會知道接下來要組織切片檢查。如果我們能有一種成像技術可直接告訴醫生,大腸瘜肉是癌化細胞還是良性腫瘤,或許就可省去後續一堆麻煩。

因此,研究團隊從日常家庭用得到的染劑色素找到一種特殊光學對比劑,能附著在偵測癌症細胞的奈米粒子上,標示出癌症細胞的位置與範圍。這項技術運用的染劑都經過美國 FDA 認證,研究團隊希望實際運用時的材料容易取得又安全。

染劑有特別光學性質,能應用於癌細胞偵測

Zavaleta 的靈感來源非常特別,因為她對藝術及動畫的興趣,使她在美國知名皮克斯動畫工作室的動畫課時被墨水和顏料吸引。那些水彩水粉等高色素顏料以她從未見過的方式呈現,讓她不禁好奇,顏料會不會也有一些有趣的光學性質。因此她拜訪不遠處的舊金山刺青藝術家 Adam Sky。她帶了實驗用的 96 孔盤,讓刺青師把刺青染料分別加到孔洞裡。接著她將染料以拉曼光譜儀分析,發現各染料的確都有各自光譜特性,產生不同圖譜,可用來辨別奈米材料。

除了染劑的安全性,癌細胞檢測顯像的另一個疑慮在於奈米粒子的安全性。由於奈米粒子的代謝過程,一般會在肝臟脾臟等負責降解的器官殘留較久。奈米材料的選擇上,生物可分解的特性就格外重要,但目前的光學對比劑選擇非常有限。因這層考量,Zavaleta 研究團隊從較常見的像是彩虹糖、糖衣巧克力的食用色素,著手尋找適合的奈米材料。這些常用的食用色素早已經過認證,確認安全無虞。

Zavaleta 表示,研究團隊檢測 FDA 認證通過的藥品、化妝品、食品色素成分,分析這些染劑的光學性質。接著發現這些合格的染劑中,有許多種染劑有特別的光學性質,具應用於癌細胞偵測的潛力。

研究團隊研發能承載高顯色能力顯像染劑的奈米粒子,大小既能被動穿入癌症發生的位置,也能留在該處。醫療用途的對比劑大多成分為小分子染料,能一開始在癌症發生範圍累積,但很快就會被代謝帶離腫瘤位置,因此有使用限制。Zavaleta 團隊研發的奈米粒子,雖然有小分子容易滲透的特性,但大小卻足以留在腫瘤區,因此同時具高滲透性和延續能力。

研究團隊開發的奈米粒子也能承載比之前分子更大的染劑,在螢光影像顯現更亮訊號,更精確呈現辨認出腫瘤位置的奈米粒子散布範圍。Zavaleta 表示研發的新染劑和奈米粒子就像使用多種染劑同時標定位置,可讓成像更亮更清晰。這項研究也有助於未來癌症診斷技術提升,讓更多病人受惠。

(首圖來源:pixabay