Железо превосходит гадолиний в качестве контраста для МРТ

Ученые из Университета Райс продемонстрировали метод загрузки железа внутрь наночастиц для создания контрастных агентов для МРТ, которые превосходят хелаты гадолиния — основной контрастный агент, вызывающий растущую обеспокоенность из-за потенциальных проблем с безопасностью.

Контрастные агенты улучшают изображения МРТ. Существуют два основных метода взвешивания сигнала — T1 и T2. Железосодержащие агенты часто используются для T2-сканирования, но для T1-тестов практически нет клинических альтернатив гадолинию.

Исследователи создали модифицированную версию наноматрешек — концентрических многослойных наночастиц. Эти частицы, изобретенные в лаборатории Райс более 20 лет назад, примерно в 20 раз меньше эритроцита и состоят из слоев проводящего металла и непроводящего кремнезема (silica). Их можно настроить для взаимодействия с определенными длинами волн света, например, для преобразования ближнего инфракрасного света в тепло, что используется в терапии рака.

В новом исследовании команда показала, что может загружать хелаты железа в слой silica наноматрешек. Результаты удивили всех:

• Удалось повысить релаксивность железа.
• В каждую наноматрешку можно загрузить примерно в 4 раза больше железа.
• Это позволило наноматрешкам с железом работать вдвое лучше, чем доступным клинически хелатам гадолиния.

Кроме того, был найден универсальный способ загрузки разных металлов: добавив незагруженные хелатные молекулы в silica, можно загружать металлы, вымачивая частицы в ванне с солями металлов. Это позволяет легко загружать различные парамагнитные ионы, включая марганец.

Наружная золотая оболочка наноматрёшки служит барьером, предотвращающим вымывание ионов. Также было обнаружено, что эта оболочка повышает стабильность флуоресцентных красителей, добавленных для двухрежимной диагностики: красители внутри наноматрешек становились примерно в 23 раза стабильнее.

Контекст безопасности гадолиния: Хелаты гадолиния, используемые с конца 1980-х годов более 400 миллионов раз, революционизировали МРТ. Однако в 2013 году было обнаружено, что гадолиний может накапливаться в мозге пациентов, а последующие исследования выявили отложения в костях и других органах. В декабре 2017 года FDA потребовало добавить предупреждения в инструкции для восьми широко используемых гадолинийсодержащих контрастных агентов.