Наноалмазы радикально повышают чувствительность МРТ-изображений

Исследование Северо-Западного университета показало, что соединение широко используемого контрастного агента для магнитно-резонансной томографии (МРТ) с наноалмазом приводит к драматическому усилению интенсивности сигнала и, как следствие, к яркому контрасту изображения.

«Результаты — это прорыв, а не маленький шаг. Это меняющее правила игры событие для чувствительности», — заявил Томас Мид, руководивший исследовательской группой. «Это контрастный агент на стероидах. Комплекс гораздо более чувствителен, чем всё, что я видел».

Новая работа прокладывает путь к клиническому использованию наноалмазов как для доставки терапевтических средств, так и для удаленного отслеживания активности и локализации лекарств.

Исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, является первым опубликованным отчетом о визуализации наноалмазов с помощью технологии МРТ. Возможность визуализировать наноалмазы in vivo была бы полезна в биологических исследованиях, где критически важна долгосрочная клеточная трассировка, например, для отслеживания циркулирующих опухолевых клеток, бета-клеток островков Лангерганса или стволовых клеток.

Мид, Хо и их коллеги разработали комплекс Gd-наноалмаз, который в серии тестов продемонстрировал значительное увеличение релаксивности и, как следствие, значительное усиление контраста. Комплекс Gd-наноалмаз показал более чем 10-кратное увеличение релаксивности — одно из самых высоких значений на атом Gd, зарегистрированных на сегодняшний день.

Исследователи визуализировали различные образцы наноалмазов, включая наноалмазы, декорированные различными концентрациями Gd, недекорированные наноалмазы и воду. Интенсивный сигнал комплекса Gd-наноалмаз был наиболее ярким при самом высоком уровне Gd.

«Было показано, что наноалмазы эффективно притягивают молекулы воды к своей поверхности, что может усиливать релаксивные свойства комплекса Gd-наноалмаз», — сказал Хо. «Это может объяснять, почему эти комплексы такие яркие и такие хорошие контрастные агенты».

Биосовместимость комплекса Gd-наноалмаз подчеркивает его клиническую значимость. Помимо подтверждения улучшенного сигнала от гибрида, исследователи провели исследования токсичности на культурах клеток. Было обнаружено незначительное влияние гибридного комплекса на жизнеспособность клеток, что подтверждает его безопасность и позиционирует как клинически значимый наноматериал.

Мид, Хо и их коллеги сейчас проводят доклинические исследования гибрида контрастного агента МРТ и наноалмаза на различных животных моделях. Они также продолжают изучать структуру комплекса Gd(III)-наноалмаз, чтобы понять, как она управляет повышенной релаксивностью.

Эта работа была поддержана NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer.