Ponovitev kontrasta MRI: Iron presega gadolinij

Our Miss Brooks: Convict / The Moving Van / The Butcher / Former Student Visits (Junij 2019).

Anonim

Nanoznaniki univerze Rice so pokazali metodo nakladanja železa v nanodelcih, da bi ustvarili kontrastna sredstva MRI, ki presegajo katalizatorje gadolinijevih kelatov, kontrastno sredstvo za glavno mesto, ki se zaradi morebitnih varnostnih razlogov sooča s povečanim nadzorom.

"Možnost izločanja izpostavljenosti gadoliniji in dvostranskega izboljšanja kontrasta v kontrastu T1 MRI bo namenjena radiologom, " je povedala vodilna raziskovalka projekta Rice's Naomi Halas. "Ko slišijo, da smo to storili z železom, pričakujem, da bodo zelo presenečeni."

Kontrastni agenti so zdravila, ki izboljšujejo slike MRI in jih radiologom olajša za interpretacijo. Radiologi lahko "tehtajo" rezultate MRI in določijo, da se specifična tkiva pojavijo bodisi svetlejša ali temnejša, tako da spremenijo pogoje preskusa. Uporabljata se dve tehniki ponderiranja - T1 in T2. Medtem ko so kontrastna sredstva na osnovi železa pogosto uporabljena za skeniranje T2, za teste T1 obstaja malo klinično dostopnih alternativ za gadolinij.

"Kelati železa niso novi, " je dejal Halas. "Obstaja veliko prepričanje, da so popolnoma nepraktični za kontrast T1, vendar je ta študija odlična ilustracija, kako se lahko obnašate drugače, ko inženir v nanometru."

Halas in sodelavci iz Ricea in Univerze v Teksasu MD Anderson Cancer Center opisujejo svoje ugotovitve v časopisu, ki je na voljo na spletu v reviji American Chemical Society ACS Nano. V študiji so ustvarili modificirano različico nanomatryoshkasov, koncentričnih nanodelcev s plastjo, ki se pripisujejo njihovemu imenu iz ruskih lutk.

Nanomatryoshkas in nanosniki, drugi nanoselasti nanodelci Halas, izumljeni na Ricu pred več kot 20 leti, so približno 20-krat manjši od rdečih krvnih celic in so sestavljeni iz plasti prevodnega kovinskega in neprevodnega silicijevega dioksida. S spreminjanjem debeline plasti, Halasova ekipa nastavi delce za interakcijo s specifičnimi valovnimi dolžinami svetlobe. Na primer, tako nanosni nanosi in nanomatsko ščiti lahko pretvorijo drugačno neškodljivo bližnjo infrardečo svetlobo za ogrevanje. To lokalizirano, intenzivno ogrevanje je bilo uporabljeno za uničenje raka v nekaj preskušanjih nanosov, vključno s tekočim preskusom za zdravljenje raka prostate.

Nova študija je zadnje poglavje v prizadevanjih Halasa za izdelavo nanodelcev, aktiviranih s svetlobo, s kombinacijo terapevtskih in diagnostičnih funkcij. Ti "teranostični" delci bi lahko kliničnikom omogočili diagnosticiranje in zdravljenje raka v istem uradnem ali bolnišničnem obisku.

Luke Henderson, študentka Ricea in vodilni avtorica papirja ACS Nano, je dejala: "Če bi kliniki lahko vizualizirali delce skozi neke vrste slikanje, bi lahko bila terapija hitrejša in učinkovitejša. Na primer, si predstavljamo scenarij, v katerem se izvaja skeniranje da bi preverili velikost in postavitev tumorja, se nato generira toplota za zdravljenje tumorja in sledi drugi sken, da se preveri, ali je bil celoten tumor uničen. "

Ko se je Henderson, kemik, pridružil Halasovemu laboratoriju za nanofotonike leta 2016, je ekipa Halas že pokazala, da bi lahko dodala fluorescenčna barvila nanomatografskim barvam, da bi bila vidna v diagnostičnih pregledih. Delo je potekalo tudi v študiji, objavljeni leta 2017, ki je pokazala, da se lahko katalizatorji gadolinij lahko vstavijo v sloj silicijevega dioksida za kontrast MRI.

MRI skenerji na notranji strani telesa s kratkim poravnavanjem jeder vodikovih atomov in merjenje, kako dolgo traja jezero, da se "sprostijo" v stanju mirovanja. Sprostitvene lastnosti se razlikujejo glede na tkivo in z večkratnim poravnavanjem jeder in meritvami časa sprostitve. MRI skener gradi podrobno podobo organov, tkiv in struktur telesa. Kontrastna sredstva izboljšajo ločljivost skeniranja s povečanjem stopnje relaksacije delcev.

Gadolinijev kelati so revolucionirali MRI teste, ko so bili uvedeni v poznih osemdesetih letih in so bili uporabljeni več kot 400 milijonov krat. Čeprav je gadolinij strupena kovina, kelacijski proces pokriva vsak gadolinijev ion z organskim ovojom, ki zmanjšuje izpostavljenost in omogoča, da zdravilo preide skozi telo z uriniranjem v nekaj urah

Leta 2013 so japonski znanstveniki naredili presenetljivo odkritje, da se je gadolinij iz kontrastnih sredstev nabral v možganih nekaterih bolnikov, poznejše študije pa so našli podobne depozite v kosteh in drugih organih. Medtem ko niso bili povezani škodljivi učinki na zdravje s kontrastnimi sredstvi na osnovi MRI na osnovi gadolinija, je FDA od zdravil, ki so potrebovali zdravilo, v decembru 2017 zahteval, da dodajo opozorila vodnikom zdravil za osem pogosto uporabljenih kontrastnih sredstev na osnovi gadolinija.

"V prejšnjem delu z gadoliniumom smo opazili, da je zasnova nanomatryoshka okrepila sproščenost vgrajenih gadolinijevih kelatov", je dejal Henderson. "Hkrati smo slišali več klicev medicinske skupnosti za alternativo gadoliniju, zato smo se odločili poskusiti kelate železa in ugotoviti, ali imamo enako izboljšavo."

Rezultati so presenetili vse. Ne le, da je Henderson zmožen povečati sproščenost za železo, je lahko v vsak nanomatryoshkas nalagal približno štirikrat več železa. To je omogočilo dvakrat večkratno opravljanje železa obremenjenih nanomatsko-šokov, kot tudi klinično dostopnih kostanj gadolinijevih kislin.

Henderson je našel tudi splošen način, kako spremeniti vrsto kovine, ki je bila naložena. Z dodajanjem neobremenjenih kelatnih molekul na silicijev dioksid je najprej ugotovil, da bi lahko nalagal kovino z namakanjem delcev v kopeli s kovinskimi solmi. S spreminjanjem kovin v kopeli je ugotovil, da lahko zlahka naloži različne paramagnetne ione, vključno z manganom, v nanomatske šokove.

Ko so bili kovinski ioni napolnjeni v silicijev dioksid, je bila dodana zadnja plast nanomatryoshke, zunanja zlata lupina. Ovojnica, ki je bistvena za plazmonike, služi tudi kot oviro za preprečevanje pihanja ionov. Henderson je dejal, da je zlata barijala imela tudi sekundarno korist za fluorescenčna barvila, ki jih je dodal za dualno diagnostiko.

"Vse fluorescenčne barve so predmet beljenja fotografij, kar pomeni, da se sčasoma zbledijo in sčasoma ne bodo dali izmerljivega signala, " je dejal Henderson. "Tudi če jih zamrznete, kar upočasni beljenje, običajno ne trajajo več kot nekaj tednov. Gledal sem na stari vzorec nanomatryoshkas, ki je bil več mesecev v hladilniku in ugotovil sem, da še vedno fluorescirajo precej dobro. Ko smo natančneje pogledali na to, smo ugotovili, da so barve približno 23-krat bolj stabilne, ko so bile v nanomatriško. "

menu
menu