Наночастицы для улучшения контраста МРТ-изображений

Исследователи из Института химической технологии (ITQ) Университета Политехники Валенсии и коллабораторы разработали наночастицы, улучшающие контрастность изображений магнитно-резонансной томографии (МРТ). Их клиническое применение размером 90 нанометров может облегчить диагностику печеночных, легочных и сердечно-сосудистых патологий, а также многих типов опухолей. Работа опубликована в Nanoscale.

По словам Пабло Ботеллы, ведущего ученого ITQ, МРТ — важный клинический диагностический метод, но получение высококачественных изображений часто затруднено из-за недостатка контраста, что может снизить чувствительность и осложнить диагностику.

Для решения этой проблемы обычно внутривенно вводят контрастные агенты на основе растворимых хелатов гадолиния (Gd³⁺). Они временно улучшают видимость структур, но их применение может быть нежелательно для пациентов с аллергией или проблемами с почками. Кроме того, гадолиний улучшает в основном позитивный контраст (светлые области), почти не влияя на негативный (темные области). Использование нерастворимой формы гадолиния в комбинации с агентом для темного контраста позволило бы избежать этих проблем.

Гибридные наночастицы

Исследовательская группа разработала гибридные наночастицы, содержащие два контрастных агента:

• Гадолиний (Gd³⁺) — увеличивает позитивный контраст.
• Железо (Fe³⁺) — усиливает негативный контраст.

Частицы защищены стабильным кремниевым покрытием. Их высокоупорядоченная структура вызывает синергетический эффект, значительно повышающий магнитную активность. Это приводит к большему усилению как позитивного, так и негативного контраста на МРТ-изображениях по сравнению с коммерческими продуктами.

Покрытие также позволяет добавлять стабилизирующие молекулы (например, полиэтиленгликоль) и молекулы-наводчики для таргетной доставки к конкретным патологическим тканям. Это полезно для диагностики нескольких типов рака, включая рак простаты, по которым уже получены положительные результаты.

Результаты на животных моделях показывают, что после внутривенного введения нового контрастного агента наблюдается значительное улучшение контраста в тканях, где накапливаются наночастицы.

Эдуардо Фернандес из Института биоинженерии UMH и CIBER BBN отмечает, что новый контрастный агент на основе гибридных наночастиц не токсичен для тестируемых животных и полностью выводится через желчевыводящую систему и почки, что подтверждает его большой потенциал.

По заключению Пабло Ботеллы, результаты на животных моделях демонстрируют улучшение интенсивности сигнала МРТ до 78% в зависимости от типа ткани, что облегчает клиническую диагностику. Увеличение интенсивности сигнала повышает контраст и разрешение, позволяя радиологу четко дифференцировать патологическую ткань от фонового шума.