Одна наночастица — шесть видов медицинской визуализации
Исследователи из Университета в Буффало и их коллеги создали наночастицу из двух биосовместимых компонентов, которую можно детектировать с помощью шести методов медицинской визуализации:
- компьютерная томография (КТ);
- позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ);
- фотоакустическая визуализация;
- флуоресцентная визуализация;
- ап-конверсионная визуализация;
- черенковская люминесценция.
В будущем пациенту потребуется всего одна инъекция таких наночастиц для проведения всех шести видов сканирования. Такая «гипермодальная» визуализация даст врачам гораздо более полную картину органов и тканей, чем любой отдельный метод, и поможет в диагностике заболеваний и определении границ опухолей.
«Эта наночастица может открыть путь к новым "гипермодальным" системам визуализации, которые позволят получать массу новой информации, используя всего один контрастный агент», — говорит Джонатан Ловелл, PhD, доцент биомедицинской инженерии.
При исследовании лимфатических узлов мышей КТ и ПЭТ обеспечили наибольшую глубину проникновения в ткани, а фотоакустическая визуализация показала детали кровеносных сосудов, которые были не видны на первых двух снимках. Объединение результатов нескольких методов даёт врачам гораздо более чёткую картину происходящего внутри организма.
Машины, способной выполнять все шесть видов визуализации одновременно, пока не существует, но авторы надеются, что их открытие стимулирует разработку такой технологии.
Исследование «Hexamodal Imaging with Porphyrin-Phospholipid-Coated Upconversion Nanoparticles» было опубликовано онлайн 14 января в журнале Advanced Materials.
Конструкция наночастицы
Наночастица состоит из двух частей:
- Ядро для ап-конверсионной визуализации, которое светится синим при облучении ближним инфракрасным светом. Оно сделано из натрия, иттербия, фтора, иттрия и тулия. Плотный в электронах иттербий облегчает детектирование при КТ-сканировании.
- Оболочка из порфирин-фосфолипидов (PoP), которая оборачивает ядро. Она обладает биофотонными свойствами, идеальными для флуоресцентной и фотоакустической визуализации. Этот слой также эффективно притягивает медь, используемую в ПЭТ и визуализации черенковской люминесценции.
«Сочетание этих двух биосовместимых компонентов в одной наночастице может дать врачам будущего мощный новый инструмент для медицинской визуализации», — говорит Парас Прасад, PhD, исполнительный директор Института лазеров, фотоники и биофотоники UB.
Важным преимуществом является отсутствие в составе частицы токсичных металлов, таких как кадмий, которые есть в некоторых других наночастицах.
Следующим шагом в исследовании станет изучение дополнительных применений технологии, например, присоединение к поверхности PoP целевой молекулы, которая заставит раковые клетки поглощать частицы. Это позволит врачам точнее видеть границы опухолей.