Kompositter i nanoskala forbedrer MRI:Forskere fusionerer magnetiske partikler for at opdage, bekæmpe sygdom

(Phys.org) – Submikroskopiske partikler, der indeholder endnu mindre partikler af jernoxid, kunne gøre magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) til et langt mere kraftfuldt værktøj til at opdage og bekæmpe sygdom.

Forskere ved Rice University og The Methodist Hospital Research Institute (TMHRI) ledede et internationalt team af forskere i at skabe kompositpartikler, der kan injiceres i patienter og styres af magnetiske felter. En gang i position, partiklerne kan opvarmes for at dræbe malignt væv eller udløse frigivelse af lægemidler på stedet.

"Nanokonstruktionerne" skulle helt nedbrydes og forlade kroppen inden for få dage, rapporterede de.

Forskningen vises online i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer .

Holdet ledet af Rice-kemikeren Lon Wilson og TMHRI-forskeren Paolo Decuzzi ledte efter en måde at overvinde udfordringerne fra jernoxidpartikler, der er gode til nogle ting, men ikke andre, afhængig af deres størrelse.

Jernoxidpartikler har mange fremragende kvaliteter:De kan manipuleres med magneter, giver fremragende kontrast under MR, skabe varme, når den udløses og nedbrydes hurtigt. Men de kan ikke gøre alt det på én gang. Holdet havde brug for en måde at afkoble funktionerne fra deres størrelser.

Svaret var at pakke tusindvis af jernoxidpartikler - med magnetiske kerner så små som 5 nanometer på tværs - inde i større partikler.

Forskerne lavede to sådanne nanokonstruktioner, indlejring af jernoxidpartikler i mesoporøse siliciumpartikler (SiMP'er) og diskoide polymere nanokonstruktioner (DPN'er). De vidste fra tidligere forskning, at SiMP'er og DPN'er i submikronstørrelse akkumuleres naturligt i tumorens blodkar.

Jernoxid forbedrer evnen til at placere og holde partiklerne på plads med magneter, sagde hovedforfatter og Rice kandidatstuderende Ayrat Gizzatov. "De bliver tiltrukket af magneten, og som inducerer en anden dipol-dipol magnetisk interaktion mellem partiklerne og øger deres interpartikelkommunikationsmekanisme, " han sagde.

Tests viste, at jernoxidpartikler gjorde nanokonstruktionerne 10 gange bedre end traditionelle kontrastmidler med, hvad der svarede til væsentligt lavere doser af jern end brugt i nuværende praksis.

Den nye forskning viste også, at som et generelt princip, indskrænkning af MR-kontrastmidler (som jernoxid) i geometriske strukturer øger deres afslapningsevne - den egenskab, der får midlerne til at optræde i MR-billeder. (Jo kortere afslapningstiden er, jo større kontrast i billedet.)

Mens partiklerne er for store til at målrette mod specifikke proteiner, Gizzatov sagde, at det måske også er muligt at modificere dem med elementer, der vil øge deres ophobning i tumorer.