MR -mærker klæber til molekyler med kemisk velcro

Forestil dig at vedhæfte et fyrtårn til et lægemiddelmolekyle og følge dets rejse gennem vores snoede indre, spore, hvor og hvordan det interagerer med kemikalierne i vores kroppe for at hjælpe med at behandle sygdomme.

Hertugforskere er måske tættere på at gøre netop det. De har udviklet et kemisk mærke, der kan fastgøres til molekyler for at få dem til at lyse op under magnetisk resonansbilleddannelse (MRI).

Dette mærke eller "lyspære" ændrer sin frekvens, når molekylet interagerer med et andet molekyle, muligvis tillader forskere både at lokalisere molekylet i kroppen og se, hvordan det metaboliseres.

"MR -metoder er meget følsomme over for små ændringer i den kemiske struktur, så du faktisk kan bruge disse tags til direkte at afbilde kemiske transformationer, "sagde Thomas Theis, en assisterende forskningsprofessor i kemiafdelingen ved Duke.

Kemiske mærker, der lyser op under MR, er ikke nye. I 2016, Duke -teamet fra Warren S. Warrens laboratorium og Qiu Wangs laboratorium skabte molekylære lyspærer til MR, der brænder lysere og længere end nogen tidligere opdaget.

I en undersøgelse offentliggjort 9. marts i Videnskab fremskridt , forskerne rapporterer en ny metode til fastgørelse af mærker til molekyler, tillade dem at mærke molekyler indirekte til et bredere omfang af molekyler, end de kunne før.

"Mærkerne er som lyspærer dækket af velcro, "sagde Junu Bae, en kandidatstuderende i Qiu Wangs laboratorium i Duke. "Vi fastgør den anden side af velcroen til målmolekylet, og når de finder hinanden, holder de fast. "

Denne reaktion er, hvad forskere kalder bioorthogonal, hvilket betyder, at mærket kun holder sig til det molekylære mål og ikke reagerer med andre molekyler.

Og reaktionen blev designet med et andet vigtigt træk i tankerne - den genererer en sjælden form for nitrogengas, der også lyser op under MR.

"Man kunne drømme om mange potentielle anvendelser for nitrogengassen, men en, vi har tænkt på, er lungebilleddannelse, "Sagde Theis.

I øjeblikket er den bedste måde at forestille lungerne på med xenongas, men denne metode har ulempen ved at lægge patienter i søvn. "Nitrogengas ville være helt sikkert at indånde, fordi det er det, du inhalerer i luften alligevel, "Sagde Theis.

Andre anvendelser kan omfatte at se, hvordan luft strømmer gennem porøse materialer eller studere nitrogenfikseringsprocessen i planter.

En ulempe ved de nye mærker er, at de ikke skinner så længe eller så stærkt som andre molekylære MR -pærer, sagde Zijian Zhou, en kandidatstuderende i Warrens laboratorium i Duke.

Teamet piller med formlen til polarisering, eller tænder, molekylmærkerne for at øge deres levetid og glans, og for at gøre dem mere kompatible med kemiske forhold i menneskekroppen.

"Vi udvikler nu nye teknikker og nye procedurer, som kan være nyttige til at drive polarisationsniveauerne endnu højere, så vi kan få endnu bedre signal til disse applikationer, "Sagde Zhou.