Меньше и четче: наноразмерные металлоорганические каркасы как контрастные агенты для МРТ

Разработка более чувствительных методов биомедицинской визуализации, эффективных при минимальных дозах контрастных агентов, — важная задача для ранней и точной диагностики заболеваний.

Новый класс материалов, перспективных в этом направлении, был представлен в 2006 году профессором Вэньбинем Лином из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. С тех пор эта развивающаяся область быстро растёт по мере открытия новых материалов с улучшенными свойствами. Вэньбинь Лин и Джозеф Делла Рокка представляют прогресс в этой области в микрообзоре, опубликованном в European Journal of Inorganic Chemistry.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) — это неинвазивная методика, основанная на детекции переориентации ядерных спинов в магнитном поле, которая, однако, обладает относительно низкой чувствительностью и обычно требует больших доз вводимых контрастных агентов для адекватного различения здоровых и поражённых тканей.

Наноразмерные металлоорганические каркасы (NMOFs) — это комбинации металлов и органических молекул в наномасштабе, предоставляющие безграничные возможности для дизайна целевых молекул. Они биодеградируемы по своей природе, а их высокая пористость делает их идеальными для направленной доставки заключённых агентов. Они могут быть специфически нацелены на определённые области организма. Помимо множества применений в других областях, эти свойства делают NMOFs также очень подходящими для использования в биологических системах и, в частности, в качестве более эффективных контрастных агентов при меньших дозах. Помимо материалов на основе карбоксилатов Gd, исследовались NMOFs на основе Fe, Mn и Zn.

Для повышения стабильности, диспергируемости и биосовместимости NMOFs использовались покрытия, такие как аморфный кремнезём, биосовместимые полимеры и гибридные сферы полиоксометаллат-пептид. Кроме того, некоторые системы, допированные лантаноидами, изучались в качестве потенциальных мультимодальных контрастных агентов.

Эффективность этих агентов была продемонстрирована in vivo и in vitro. Например, модифицированные биосовместимыми полимерами NMOFs на основе карбоксилатов железа использовались для визуализации печени и селезёнки крыс линии Wistar. Было показано, что покрытые кремнезёмом, нацеленные пептидом Mn-NMOFs селективно поглощаются линией клеток рака толстой кишки человека in vitro. Наконец, универсальная система на основе карбоксилатов железа, постсинтетически модифицированная для содержания флуорофора или химиотерапевтического агента, показала сильную флуоресценцию после высвобождения из каркаса и продемонстрировала цитотоксичность, сравнимую с цисплатином, в отношении клеток рака толстой кишки.