Универсальный контрастный агент для трёх методов медицинской визуализации

Исследователи из Сколтеха с коллегами из Швейцарии и Китая создали универсальный контрастный агент — инъекционный препарат, одновременно работающий с тремя методами визуализации: МРТ, ультразвуком и оптоакустикой. Это может ускорить и повысить точность диагностики, сократив количество инъекций и дозу препарата.

Суть разработки

Учёные использовали технологию послойного осаждения для создания микропузырьков, загруженных красителем индоцианиновый зелёный и наночастицами магнетита (оксида железа, Fe₃O₄).

• Для оптоакустики: краситель поглощает свет и излучает звуковые волны.
• Для МРТ: наночастицы магнетита усиливают контраст.
• Для УЗИ: контраст создают сами микропузырьки.

Особенность пузырьков в том, что они заполнены жидкостью (нанокаплей перфторпентана), а не газом, что повышает их стабильность.

Результаты и преимущества

Эксперименты на мышах подтвердили контрастность агента во всех трёх режимах визуализации. Тесты показали его биосовместимость.

Ключевые преимущества:

• Одна инъекция вместо трёх, что снижает инвазивность.
• Более высокая чувствительность и разрешение изображения.
• Увеличенное время циркуляции красителя и наночастиц в организме для получения качественного снимка.
• Повышенная стабильность жидких пузырьков.

Перспектива: доставка лекарств в мозг

Агент открывает возможности для МРТ- и оптоакустической визуализации мозга. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) обычно блокирует попадание крупных молекул (контрастных агентов, лекарств) в мозг.

• ГЭБ можно временно открыть, создав в сосудах газовые пузырьки ультразвуком, но это повреждает ткани.
• Использование сфокусированного ультразвука на микропузырьках позволяет снизить интенсивность воздействия.
• Новый агент объединяет в себе и микропузырьки для открытия ГЭБ, и контрастные материалы для визуализации.

Дополнительные выгоды:

• Пузырьки с жидким ядром дольше выдерживают ультразвук без разрушения, удерживая барьер открытым, что позволяет снизить дозу агента.
• Метод послойного осаждения позволяет загружать в пузырьки не только контрастные, но и терапевтические агенты, реализуя подход тераностики (интеграции диагностики и лечения).

«Этот подход может быть применён для МРТ-направленного минимально инвазивного лечения глиобластомы», — отметил руководитель исследования профессор Дмитрий Горин.

Исследование опубликовано в журнале Laser & Photonics Reviews.