211service.com
Naujas junginys pagerina MRT kontrastines medžiagas
Magnetinio rezonanso tomografija (MRT) tapo nepakeičiama medicininės diagnostikos priemone, nes ji gali sukurti išsamias 3D kūno audinių nuotraukas. Radiologai dažnai pacientams suleidžia kontrastinių medžiagų, kad tam tikri audiniai, pavyzdžiui, navikai, geriau išsiskirtų galutiniame vaizde. Dabar mokslininkai susintetino MRT kontrastinę medžiagą, kuri yra 15 kartų jautresnė nei šiuo metu naudojami junginiai. Taip būtų galima naudoti mažiau kontrastinių medžiagų ir taip sumažinti žalingo šalutinio poveikio galimybę.
Nano piramidė: Gadolinio jonai (žali) yra chemiškai susieti su nanodeimantų paviršiumi, kad susidarytų MRT kontrastinė medžiaga, 15 kartų jautresnė nei dabartiniai.
Tyrėjai sukūrė naują junginį, chemiškai sujungdami gadolinio jonus su nano deimantais – mažytėmis, vos kelių nanometrų skersmens anglies atomų sankaupomis. Gadolinis, retųjų žemių metalas, yra naudojamas MRT kontrastinėse medžiagose dėl savo stiprių paramagnetinių savybių (magnetizmo reaguojant į taikomą magnetinį lauką). Tačiau vienas gadolinis yra toksiškas, todėl turi būti prijungtas prie kitų, biologiškai suderinamų molekulių, kad būtų naudojamas kliniškai. Daugelis grupių bandė pagerinti gadolinio kontrastinių medžiagų savybes prijungdamos metalą prie įvairių medžiagų – nuo didelių organinių molekulių iki nanodalelių.
Mes tai padarėme su daugeliu nanodalelių klasių ir niekada nematėme tokio nepaprasto jautrumo padidėjimo, sako Thomas J. Meade'as , Eileen M. Foell chemijos profesorė ir Šiaurės Vakarų universiteto Pažangaus molekulinio vaizdo centro direktorė. Jis ir jo kolegos paskelbė savo išvadas internete Nano raidės praeitą mėnesį.
Meade'as bendradarbiavo su Deanas Ho , Northwestern biomedicinos ir mechaninės inžinerijos docentas ir jo grupė, kuri tiria nano deimantus kaip vaistų pristatymo priemones. Skirtingai nuo kai kurių anglies nanomedžiagų, Ho teigia, kad nanodeimantai yra gerai toleruojami ląstelių ir nekeičia genų ekspresijos neigiamai. Tyrėjai sujungė nano deimantus su gadoliniu ir išbandė gauto komplekso savybes, kad įvertintų, ar tai gali būti MRT kontrastinė medžiaga.
MRT veikia apsupdama pacientą galingu magnetiniu lauku, kuris išlygina vandenilio atomų branduolius kūne. Radijo bangų impulsai sistemingai tiria mažas audinių dalis, išmušdami tuos atomus iš rikiuotės. Kai jie atsipalaiduoja į ankstesnę būseną, atomai skleidžia radijo dažnio signalą, kurį galima aptikti ir paversti vaizdu.
Dėl savo stiprių paramagnetinių savybių gadolinis keičia vandenilio atomų atsipalaidavimą, kai jis yra šalia. Kontrastinės medžiagos, kurių sudėtyje yra gadolinio, gali būti suprojektuotos taip, kad jas būtų galima rinkti pirmiausia navikuose, taip padidinant kontrastą tarp naviko ir aplinkinių audinių. Kontrastinės medžiagos gebėjimas pakeisti vandenilio atomų atsipalaidavimą išreiškiamas relaksyvumu, kuris lemia atsipalaidavimo laiką ir gadolinio koncentraciją audiniuose.
Didelis gadolinio ir nano deimantų junginio atsipalaidavimas iš dalies gali būti siejamas su jo gebėjimu pritraukti vandenį, kuris padeda sustiprinti MRT signalą. Jei pažvelgsite į nano deimanto formą, jis panašus į futbolo kamuolį, bet labiau kampuotas aplink veidus, sako Ho. Tai nėra visiškai apvali. Skirtingi paviršiai turi kintamus teigiamus ir neigiamus krūvius, o tai padeda orientuoti vandens molekules taip, kad jos sukurtų sandarų vandens apvalkalą aplink nanodeimantą.
Tyrėjai išbandė gadolinio-nano deimantą su skirtingų tipų ląstelėmis laboratorijoje ir nerado toksiškumo įrodymų. Kitas žingsnis, sako Ho, yra išbandyti junginio saugumą ir veiksmingumą kaip kontrastinę medžiagą gyvūnams. Džiaugiamės galėdami pamatyti, kokį didesnį našumą galime pasiekti, sako Ho.
Manau, kad tai labai įdomi sistema, sako Kennethas N. Raymondas , Kalifornijos universiteto Berklyje chemijos profesorius. Akivaizdu, kad jų atsipalaidavimas padidėjo vienu laipsniu, o tai yra gana reikšminga. Daugelis mokslininkų bandė prijungti gadolinio jonus prie didelės molekulinės masės junginių, tokių kaip baltymai ir dendrimerai, sako jis. Mažasis nano deimantas, kiek aš žinau, yra gana naujas ir, manau, labai protingas dalykas.
Šiuo metu radiologai pacientui turi suleisti kelis gramus gadolinio, kad gautų gerą MRT kontrastą. Dešimt kartų padidinus kontrastinės medžiagos jautrumą, galėtumėte sunaudoti dešimtadalį daugiau gadolinio, sako Raymondas. Klinikoje tam tikroms pacientų grupėms keliamas didelis susirūpinimas dėl gadolinio toksiškumo. Toksiškumas yra labai glaudžiai susijęs su doze.