211service.com
Jauns savienojums uzlabo MRI kontrastvielas
Magnētiskās rezonanses attēlveidošana (MRI) ir kļuvusi par neaizstājamu medicīniskās diagnostikas rīku, jo tā spēj radīt detalizētus, 3D ķermeņa audu attēlus. Radiologi bieži injicē pacientiem kontrastvielas, lai noteikti audi, piemēram, audzēji, labāk izceltos galīgajā attēlā. Tagad pētnieki ir sintezējuši MRI kontrastvielu, kas ir 15 reizes jutīgāka nekā pašlaik izmantotie savienojumi. Tas varētu ļaut izmantot mazāk kontrastvielu, tādējādi samazinot kaitīgu blakusparādību iespējamību.
Nano piramīda: Gadolīnija joni (zaļi) ir ķīmiski saistīti ar nano dimanta virsmu, veidojot MRI kontrastvielu, kas ir 15 reizes jutīgāka nekā pašreizējie.
Pētnieki izveidoja jauno savienojumu, ķīmiski savienojot gadolīnija jonus ar nanodimantiem - nelielām oglekļa atomu kopām, kuru diametrs ir tikai daži nanometri. Gadolīniju, retzemju metālu, izmanto MRI kontrastvielās tā spēcīgo paramagnētisko īpašību dēļ (magnētisms, reaģējot uz pielietoto magnētisko lauku). Bet viens pats gadolīnijs ir toksisks, tāpēc tas ir jāsaista ar citām, bioloģiski saderīgām molekulām, lai to izmantotu klīniski. Daudzas grupas ir mēģinājušas uzlabot uz gadolīniju balstītu kontrastvielu īpašības, pievienojot metālu dažādiem materiāliem, sākot no lielām organiskām molekulām līdz nanodaļiņām.
Mēs to esam darījuši ar daudzām nanodaļiņu klasēm un nekad neesam redzējuši šo neparasto jutības pieaugumu, saka Tomass Dž. Mīds , Eileen M. Foell ķīmijas profesore un Ziemeļrietumu universitātes Uzlabotās molekulārās attēlveidošanas centra direktore. Viņš un viņa kolēģi savus atklājumus publicēja tiešsaistē Nano burti pagājušajā mēnesī.
Mīda sadarbojās ar Dīns Ho , Ziemeļrietumu biomedicīnas un mašīnbūves docents un viņa grupa, kas ir pētījusi nano dimantus kā medikamentu piegādes līdzekļus. Atšķirībā no dažiem oglekļa nanomateriāliem, Ho saka, ka nanodimanti ir labi panesami šūnās un nemaina gēnu ekspresiju nelabvēlīgā veidā. Pētnieki savienoja nano dimantus ar gadolīniju un pārbaudīja iegūtā kompleksa īpašības, lai novērtētu, cik labs tas varētu būt MRI kontrastviela.
MRI darbojas, ieskaujot pacientu ar spēcīgu magnētisko lauku, kas izlīdzina ūdeņraža atomu kodolus organismā. Radioviļņu impulsi sistemātiski zondē nelielas audu daļas, izsitot šos atomus no līdzinājuma. Atslābinoties atpakaļ iepriekšējā stāvoklī, atomi izstaro radiofrekvences signālu, ko var noteikt un pārvērst attēlā.
Tā spēcīgo paramagnētisko īpašību dēļ gadolīnijs maina ūdeņraža atomu relaksāciju, kad tas atrodas tuvumā. Kontrastvielas, kas satur gadolīniju, var veidot tā, lai tās galvenokārt savāktu audzējos, tādējādi uzlabojot kontrastu starp audzēju un apkārtējiem audiem. Kontrastvielas spēja mainīt ūdeņraža atomu relaksāciju tiek izteikta kā relaksācija, kas nosaka relaksācijas laiku un gadolīnija koncentrāciju audos.
Gadolīnija-nano dimanta savienojuma augsto relaksivitāti var daļēji saistīt ar tā spēju piesaistīt ūdeni, kas palīdz uzlabot MRI signālu. Ja paskatās uz nano dimanta formu, tā ir kā futbola bumba, bet ap sejām ir leņķiskāka, saka Ho. Tas nav pilnīgi apaļš. Dažādām sejām ir pārmaiņus pozitīvi un negatīvi lādiņi, kas palīdz orientēt ūdens molekulas tā, lai tās izveidotu blīvu ūdens apvalku ap nanodimantu.
Pētnieki laboratorijā pārbaudīja gadolīnija-nano dimantu uz dažāda veida šūnām un neatrada toksicitātes pierādījumus. Nākamais solis, Ho saka, ir pārbaudīt savienojuma drošību un efektivitāti kā kontrastvielu dzīvniekiem. Mēs esam priecīgi redzēt, kāda veida palielinātu veiktspēju mēs varam iegūt, saka Ho.
Manuprāt, tā ir ļoti interesanta sistēma, saka Kenets N. Raimonds , ķīmijas profesors Kalifornijas Universitātē Bērklijā. Viņiem acīmredzami ir par vienu kārtu palielinājies relaksācijas līmenis, kas ir diezgan nozīmīgs. Viņš saka, ka daudzi pētnieki ir mēģinājuši pievienot gadolīnija jonus augstas molekulmasas savienojumiem, piemēram, olbaltumvielām un dendrimeriem. Mazais nano dimants, cik es zinu, ir diezgan jauns un, manuprāt, ļoti gudrs.
Pašlaik radiologiem pacientam jāinjicē vairāki grami gadolīnija, lai iegūtu labu MRI kontrastu. Reimonds saka, ka, desmitkārtīgi palielinot kontrastvielas jutību, jūs varētu izmantot vienu desmito daļu gadolīnija. Dažām pacientu grupām klīnikā ir lielas bažas par gadolīnija toksicitāti. Toksicitāte ir ļoti cieši saistīta ar devu.