Металл-фри контраст для МРТ может быть безопаснее для некоторых пациентов

Для улучшения видимости органов при сканировании методом магнитного резонанса (МРТ) пациентам обычно вводят контрастное вещество. Наиболее распространенные контрастные агенты для МРТ основаны на металле гадолинии; однако эти соединения могут быть вредны для маленьких детей или людей с проблемами почек.

Исследователи из MIT и Университета Небраски разработали металл-фри контрастный агент, который может быть безопаснее для этих групп риска. Вместо металла это соединение содержит органические молекулы, называемые нитроксидами.

Более того, новый агент можно использовать для получения более информативных МРТ-снимков опухолей, поскольку он может накапливаться на месте опухоли в течение многих часов, не причиняя вреда.

"Это полностью органический, металл-фри контрастный агент для МРТ, который позволит исследователям рака начать задумываться о том, как визуализировать опухоли динамически в течение длительного времени", — говорит Джеремайя Джонсон, профессор химии в MIT.

Альтернативы металлу

Большинство контрастных агентов для МРТ основаны на гадолинии, обладающем очень высокой "релаксивностью". Эти агенты обычно выводятся почками в течение примерно получаса, поэтому их нельзя использовать у людей с определенными типами проблем с почками. Некоторые агенты также считаются потенциально небезопасными для младенцев.

Реже используются контрастные агенты из наночастиц оксида железа, которые считаются несколько безопаснее. В качестве возможной альтернативы ученые пытались разработать неметаллические агенты, такие как органические радикалы. Однако эти соединения, как правило, очень нестабильны и обычно разрушаются в кровотоке в течение нескольких минут. Кроме того, эти молекулы обычно имеют только один неспаренный электрон, поэтому они не создают такого же контраста МРТ, как металлические агенты.

В новом исследовании ученые загрузили молекулы нитроксида в структуру полимера, известную как brush-arm star polymer (BASP). Эта структура состоит из множества полимерных цепей, расположенных так, что сферическая частица имеет гидрофильное (притягивающее воду) ядро, окруженное гидрофобной (отталкивающей воду) оболочкой.

Исследователи обнаружили, что создание высокой плотности молекул нитроксида на границе раздела между оболочкой и ядром наночастиц значительно увеличивает релаксивность МРТ всей частицы до уровня, аналогичного металлосодержащим агентам.

Полимерная оболочка также защищает радикалы от разрушения в кровотоке. Частицы достаточно стабильны, чтобы сохраняться в кровотоке до 20 часов, что достаточно для накопления в опухоли у мышей. Исследователи также показали, что нитроксидные BASP-наночастицы не вредны для мышей даже в очень высоких дозах.

Долгосрочный мониторинг

Эти частицы можно спроектировать так, чтобы они несли как лекарство, так и контрастный агент для МРТ, что позволит проводить длительную визуализацию опухоли для контроля за ее уменьшением.

Другая возможность — присоединение контрастного агента к иммунным клеткам, запрограммированным на атаку опухоли пациента, что позволит отслеживать движение клеток внутри тела.

Лаборатория также работает над улучшенными версиями контрастного агента с еще более высокой плотностью нитроксида, что улучшит их релаксивность и усилит контраст МРТ.