Ny undersøgelse rapporterer den første kendte brug af positron-emissionspartikelsporing hos et levende dyr

Forskere fra School of Biomedical Engineering &Imaging Sciences har offentliggjort en ny undersøgelse, der undersøger brugen af ​​positronemissionspartikelsporing (PEPT) i et levende emne for første gang.

PEPT-teknologi giver mulighed for 3D-lokalisering og sporing af en enkelt radioaktiv partikel i store, tætte og/eller optisk uigennemsigtige systemer, hvilket er vanskeligt at studere ved hjælp af andre metoder. Teknologien bruges i øjeblikket til at studere flows inden for komplekse mekaniske systemer såsom store motorer, industrielle blandere osv., men er endnu ikke oversat til brug i biomedicinske applikationer.

PEPT har tidligere været et uudforsket område inden for biomedicinsk billeddannelse på grund af manglen på metoder til at isolere og radiomærke en enkelt partikel af en lille nok størrelse og med tilstrækkelig radioaktivitet til at kunne injiceres og detekteres i et levende individ.

I denne nye undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature Nanotechnology , hovedforfatter Dr. Juan Pellico og et multidisciplinært team ledet af Dr. Rafael T. M. de Rosales var i stand til at syntetisere, radiomærke og isolere en enkelt submikrometer partikel af silica med tilstrækkelig radioaktivitet til at tillade detektion med både standard PET-billeddannelse og PEPT for første gang .

"Vores ambition er at videreudvikle disse resultater og udviklede forbedrede PEPT-sporstoffer, der vil give os mulighed for fuldt ud at udforske potentialet af PEPT i biomedicin til at give helkropsinformation om blodgennemstrømningsdynamik i forskellige omgivelser, med unikke applikationer såsom studiet af komplekse flerfaset blodgennemstrømning, afgørende i klinisk fysiologi og lægemiddellevering," siger Dr. Rafael T.M. de Rosales, læser i billeddannelseskemi ved School of Biomedical Engineering &Imaging Sciences.

"Andre potentielle anvendelser omfatter brug af enkeltpartikler til højpræcision PEPT-styret strålebehandling eller kirurgi. Desuden bør in vivo PEPT med enkelt radiomærkede celler muliggøre evaluering af individuelle cellers bevægelse og migration og deres interaktion med blodkar og væv. PEPT giver dig mulighed for at triangulere positionen af ​​den enkelte partikel inde i kroppen med høj præcision og i realtid.

"I de nuværende PET-billeddannelsesmetoder injicerer vi milliarder eller endda billioner af radioaktivt mærkede molekyler i patienterne, og de resulterende billeder repræsenterer deres gennemsnitlige fordeling efter en periode, normalt 10-30 minutter.

"Dette giver dig ikke information om hastigheden af ​​disse molekyler eller deres nøjagtige placering inde i kroppen i realtid, hvilket kunne være nyttigt til studiet af hæmodynamik, eller hvordan blod strømmer gennem dine kar.

"PEPT, ved at spore enkelte partikler i realtid, skulle tillade studiet af hastigheden, tætheden og den overordnede dynamik af blodgennemstrømning, som i øjeblikket er umulige at studere med nogen anden billeddannelsesmodalitet. Studiet af hæmodynamik på helkropsniveau er særligt aktuelt, da kliniske total-body PET-scannere nu er tilgængelige, hvoraf en snart vil blive installeret her hos King's."

In vivo PEPT har potentialet til at give vigtige gennembrud i evalueringen af ​​unormale hændelser i hjerte-kar-sygdomme eller cancer, hvor blodgennemstrømningen har en fremtrædende indflydelse.

Fremtidige kliniske anvendelser kan omfatte den detaljerede analyse af blodgennemstrømning og trykgradienter i læsioner såsom tumorer eller vaskulære læsioner, hvor blodgennemstrømningen er unormal, hvilket kunne bruges til at vejlede behandlingsmuligheder for patienter.

Flere oplysninger: Pellico, J. et al., In vivo real-time positronemissionspartikelsporing (PEPT) og enkeltpartikel-PET. Natur nanoteknologi (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01589-8

Journaloplysninger: Natur nanoteknologi

Leveret af King's College London