Hvorfor har vi brug for sletbare MR-scanninger

MR scanning, eller MR, er et meget brugt medicinsk værktøj til at tage billeder af vores krops indre. En måde at gøre MR -scanninger lettere at læse på er ved brug af kontrastmidler - magnetiske farvestoffer injiceret i blodet eller givet oralt til patienter, der derefter rejser til organer og væv, gør dem nemmere at se. For nylig, forskere er begyndt at udvikle næste generation af kontrastmidler, såsom magnetiske nanopartikler, der kan rettes specifikt til steder af interesse, såsom tumorer.

Men der er stadig et problem med mange af disse midler:de er undertiden svære at skelne fra vores krops væv, som afgiver deres egne MR-signaler. For eksempel, en forsker, der læser en MR-scanning, ved måske ikke med sikkerhed, om en mørk plet nær en tumor repræsenterer et kontrastmiddel bundet til tumoren, eller er et ikke -relateret signal fra omgivende væv.

Caltechs Mikhail Shapiro, adjunkt i kemiteknik, tror han har en løsning. Han og hans team arbejder på "sletelige" kontrastmidler, der ville have evnen til at blinke af, på kommando, og dermed afsløre deres placering i kroppen.

"Vi er ved at udvikle MRI-kontrastmidler, der kan slettes med ultralyd, giver dig mulighed for at slukke dem, "siger Shapiro, som også er Schlinger Scholar og Heritage Medical Research Institute Investigator."Det er det samme princip bag blinkende cykellygter. At få lysene til at tænde og slukke gør dem nemmere at se, kun i vores tilfælde blinker vi kun kontrastmidlet af én gang."

Den nye forskning blev offentliggjort i den avancerede udgave af 26. februar Naturmaterialer , og er på forsiden af ​​den trykte majudgave, der udkommer i denne måned. Hovedforfatteren er George Lu, en postdoc i Shapiros laboratorium.

"Tydeligt at visualisere MRI-kontrastmidler er lang tid, vedvarende problem i marken, " siger Lu. "Med vores nye undersøgelse, vi viser, hvordan det kunne være muligt at slette kontrastmidlet, gør det meget lettere at læse MR -scanninger korrekt. "

Den nye teknologi er afhængig af nanoskala strukturer kaldet gasvesikler, som er naturligt produceret af nogle mikrober. Gasvesikler består af en proteinskal med et hult indre og bruges af mikroberne som flotationsanordninger til at regulere adgangen til lys og næringsstoffer. Tidligere, Shapiro og hans kolleger demonstrerede, hvordan gasblærer en dag kunne muliggøre billeddannelse af terapeutiske bakterier og andre celler i menneskers kroppe ved hjælp af ultralyd. Ideen ville være at konstruere celler af interesse - såsom bakterieceller, der bruges til at behandle tarmtilstande - til at producere gasvesiklerne. Fordi de hule kamre i vesiklerne returnerer lydbølger på særprægede måder, vesiklerne (og cellerne der producerer dem) ville være lette at skelne fra omgivende væv.

Det viser sig, at gasvesiklerne også skiller sig ud ved MR-skanninger, fordi luften i deres kamre reagerer anderledes på magnetfelter sammenlignet med det vandige væv omkring dem. Dette resulterer i en lokal mørkfarvning af MR-billeder, hvor gasvesiklerne er til stede.

I den nye undersøgelse, udført i mus, forskerne viste, at gasvesikler faktisk kunne bruges som MRI-kontrastmidler - gasvesiklerne blev påvist i visse væv og organer, såsom hjernen og leveren. Hvad mere er, gasvesiklerne kunne slukkes. Når det rammes af ultralydsbølger med et højt nok tryk, de cylindriske strukturer "faldt sammen som knuste sodavandsdåser, "Shapiro siger, og deres magnetiske signaler forsvandt.

Tidligere undersøgelser af gasblærer har vist, at disse proteinstrukturer kan genetisk modificeres til at målrette receptorer på bestemte celler, såsom tumorceller. Populationer af gasvesikler kan også konstrueres anderledes - f.eks. en gruppe kan målrette mod en tumor, mens en anden ville blive i blodbanen for at skitsere blodkar. Dette ville give læger og forskere mulighed for at visualisere to typer væv på én gang.

"Vi har tidligere vist, at vi kan genmanipulere gasvesiklerne på en række forskellige måder til brug ved ultralydsbilleddannelse, "siger Shapiro." Nu har de en helt ny applikation i MR. "

Det Naturmaterialer undersøgelsen har titlen "Akustisk moduleret magnetisk resonansbilleddannelse af gasfyldte proteinnanostrukturer."