Наночастицы кобальта повышают чувствительность визуализации и определение границ

Магнитно-резонансная томография (MRI) — очень чувствительный метод для обнаружения мелких опухолей в организме, но она хуже определяет их границы. Фотоакустическая томография (PAT) менее чувствительна, чем MRI, но отлично определяет расположение подповерхностных структур тканей, включая границы опухолей. Чтобы объединить преимущества обоих методов, команда исследователей под руководством Фаньцина Фрэнка Чена, доктора философии из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, создала «нановантон» из кобальта и золота в качестве контрастного агента для MRI и PAT.

В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, команда описывает создание агента: сначала были приготовлены наночастицы кобальта, а затем они были покрыты равномерным слоем золота. Наночастицы кобальта сами по себе являются высокоэффективным контрастным агентом для MRI, но непригодны для использования в организме человека. Золотой слой не только делает частицы биосовместимыми, но и добавляет свойство контраста для PAT. Исследователи спроектировали покрытие так, чтобы его форма и толщина максимизировали отклик PAT на лазерное излучение с длиной волны 700 нм.

Эксперименты показали, что эти нановантоны обнаруживаются с помощью MRI при концентрациях в низком пикомолярном диапазоне. Такой уровень чувствительности, вероятно, достаточен для обнаружения очень мелких опухолей. Дополнительные эксперименты подтвердили, что PAT способна обнаруживать границы частиц, где сигнал PAT резко падает.

Исследователи отмечают, что сейчас экспериментируют с другими формами наночастиц, в частности наностержнями, с целью повышения чувствительности MRI. Также отмечается, что при правильном дизайне эти гибридные наноматериалы могут служить фототермическими агентами для уничтожения опухолей путем локального нагрева под действием света.

Работа, подробно описанная в статье «Picomolar sensitivity MRI and photoacoustic imaging of cobalt nanoparticles», была частично поддержана Специализированной программой исследовательского превосходства (SPORE) Национального института рака. В исследовании также участвовали ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Лахорского университета в Пакистане, Bruker Optics, Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Беркли.