⁶⁴Cu-markierte Upconversion-Nanopartikel und ihr Potenzial für die multimodale Bildgebung von Tumoren

Das Interesse an der medizinischen Nutzung von Nanomaterialien ist insbesondere auf deren einzigartigen, strukturbedingten Eigenschaften zurückzuführen. Basierend auf unterschiedlichen Materialien, wie Polymeren, anorganische oder organisch-anorganische Hybridsubstanzen, werden Nanoteilchen auf ihre Anwendbarkeit in komplexen biologischen Systemen untersucht. Upconversion(UC)-Nanopartikel zeigen hierbei ein vielversprechendes Potenzial und besitzen bei einer gut abgestimmten Dotierung des anorganisch, kristallinen Wirtsgitters mit ausgewählten Seltenerd-Metallen eine sehr effiziente Lumineszenz[1]. Damit eröffnet sich speziell deren Nutzung für die optische Bildgebung, welche die Aufklärung von Prozessen auf zellulärer Ebene gestattet. Gleichzeitig erlaubt die Oberflächenstruktur der Partikel eine Mehrfachfunktionalisierung mit Chelatoren für die Bindung von Radiometallnukliden für PET und SPECT und tumoraffinen Einheiten wie beispielsweise Peptiden.
Wir berichten über die Synthese und Fluoreszenz-eigenschaften von ultrakleinen (< 10 nm) UC-Nanopartikeln auf der Basis von NaYF4: Yb3+, Er3+ und deren Umhüllung mit verschiedenen Polymeren zur Erzeugung wasserlöslicher und biokompatibler Materialien. Diese Partikel wurden mit einem Picolyl-Derivat des makrocyclischen Liganden 1,4,7-Triazacyclononan funktionalisiert. Der Chelator dient zur Radiomarkierung der Partikel mit 64Cu2+, was die Anwendung eines zusätzlichen bildgebenden Verfahrens, der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), er-möglicht. Es werden weiterhin Synthesestragien zur Einführung von tumoraffinen Einheiten auf der Oberfläche der UC-Nanopartikel vorgestellt, die eine Adressierung des auf vielen Tumoren überexprimierten Epidermal Growth Factor Receptors (EGFR) gestatten.
[1] Mader, H. S., Kele, P., Saleh, S. M., Wolfbeis, O. S., Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 582-596