Forskere udvikler biologisk nedbrydelige polymerer, der kan spores uden giftige kontrastmidler

Polyphosphoestere, molekyler, der indeholder fosfor som det centrale element, er let sporbare uden behov for kontrastmidler, takket være udviklinger fra forskere fra University of Twente (UT). Normalt udviser disse molekyler en lignende molekylær sammensætning som vores DNA, hvilket fører til betydelig "støj" i billedet.

UT-forskerne leverede en løsning og udviklede unikke polymerer, der kan spores med magnetisk resonansbilleddannelse (MRI). Dr. Olga Koshkina, projektleder i Sustainable Polymer Chemistry Group, udgav dette nye koncept for sporbare polymerer i Communications Chemistry .

Forskerne justerede egenskaberne af polyphosphoestere (specielle polymerer med en molekylær struktur inspireret af DNA og RNA). Som et resultat fik polymererne en anden "MRI-farve", hvilket gjorde dem mere skelnelige fra den naturlige baggrund. Derudover udviser de andre fysiske MRI-karakteristika, der er egnede til billeddannelse.

Til visse biomedicinske anvendelser skal polymerer spores i kroppen, en opgave, der typisk udføres gennem MR. Men for effektivt at afbilde kropsdele ved MR kræves der ofte giftige kontrastmidler

MRI og MRI kontrastmidler

MR er en strålefri billeddannelsesteknik, der rutinemæssigt anvendes i klinikker i dag. Medicinske undersøgelser ved hjælp af MR kræver typisk kontrastmidler. Nuværende kliniske kontrastmidler ændrer ofte kontrasten af ​​kropsvand og væv ved at anvende paramagnetiske tungmetaller såsom gadolinium til at modificere signalet fra kropsvand.

Selvom det er effektivt til billeddannelse, vækker brugen af ​​tungmetaller bekymring på grund af deres ophobning i kroppen og miljøet. Heteronukleær "hotspot" MR kræver ikke metaller og detekterer direkte andre MR-aktive elementer. Disse elementer tjener som MRI-farvestoffer, der skaber en ny farve på et anatomisk billede.

Polymerer i biomedicinske applikationer

Polymere materialer har et enormt potentiale inden for medicinske anvendelser, herunder udvikling af nye terapier. For at udvikle effektive personlige behandlinger er det imidlertid afgørende at spore polymerer in vivo. Indtil nu var dette kun muligt med yderligere mærkning, såsom vedhæftning af radioaktive sporstoffer til nuklear billeddannelse eller fluorholdige molekyler (også kaldet "PFAS") til "hotspot" MRI.

UT introducerer et nyt koncept, hvor polymerer kan spores uden et mærke, direkte ved hjælp af fosforsignalet i polymerens molekylære struktur.

Nye muligheder

Forskningen åbner en ny vej for sporbare og bæredygtige polymerer med MRI. De kan bruges som nye MRI-midler, som lægemiddelleveringsbærere eller som biomaterialer til vævsregenerering. Forskerne ved University of Twente planlægger at udføre yderligere grundlæggende forskning på dette område og har åbnet nye muligheder for biologisk nedbrydelige, sporbare polymerer.

Derudover arbejder de i øjeblikket på at etablere en spin-off virksomhed, der skal sikre, at denne banebrydende forskning kan anvendes på rigtige patienter på længere sigt.

Flere oplysninger: Timo Rheinberger et al., Real-time 31P NMR afslører forskellige gradientstyrker i polyphosphoester-copolymerer som potentielle MRI-sporbare nanomaterialer, Communications Chemistry (2023). DOI:10.1038/s42004-023-00954-x

Journaloplysninger: Kommunikationskemi

Leveret af University of Twente