Metal İçermeyen Nanopartikül Tümör Saptamasında MR Görüntüleme Uygulamasını Genişletebilir

Nebraska ve MIT tarafından geliştirilen yeni metal içermeyen kontrast maddenin, fareye enjekte edilmemiş (birinci ve üçüncü sıra) ve düşük doz (ikinci sıra) ile yüksek doz (dördüncü sıra) enjekte edilmesinden 20 saat sonraki MR görüntüleri. Sarı ok tümörün yerini göstermektedir.

Yenidoğanlar ile Böbrek Sorunu Yaşayan İnsanlar Arasında Ortak Noktalar Var mıdır?

Kulağa şaka gibi gelse de aslında klinik bir cevabı var: Her iki grup da MR görüntüleme de bazen  renk kontrastını –ve tanı değerini- arttırmak için gerekli olan metal içerikli ajanlar enjekte edildiğinde sağlık riskleriyle karşı karşıya kalabilirler.

Ancak Nebraska-Lincoln Üniversitesi ve MIT tarafından geliştirilen yeni metal içermeyen nanopartikül,  doktorların geniş yelpazede sağlık sorunlarını araştırmak veya doğrulamakta kullandığı güçlü tanı araçları için, bu sağlık ve yaşa bağlı engelleri aşmalarına yardım edebilir.

Ekibin nanopartikülü, genelilkle gadolinyum ve diğer metalleri içeren kontrast ajanları tarafından yapılan bir görev olan, vücut dokusunu ayırt etmeye yardımcı olmak için MR görüntüleme kontrastını arttıran metalik olmayan molekül içermektedir.

Ayrıca nanopartikül, farede tümör çevresinde toplanmaya yetecek sürede hayatta kalmıştır ve nanopartikül vücutta uzun süreli metal birikimiyle ilgili endişeleri giderirken metalik muadilleri kadar kanserleri tespit edebileceğini öne sürmektedir.

Kontrast Tipleri

Ekibin nanopartikülünde bulunan moleküller, nitroksikler olarak bilinen bir aileye aittirler. Nitroksitler, MR görüntüleme öncesi hastalara enjekte edilen metalik ajanların en gelecek vadeden alternatifleri arasındadır.

Ancak vücuttaki antioksidanlar genellikle dakikalar içerisinde nitroksitleri parçalamaya başlarlar ve MR görüntüleme kontrastını ne kadar süreyle arttırabileceğini sınırlandırırlar. Ekibin ilgi molekülü – sözde organik radikal – sadece tek elektrona sahiptir ve normal olarak ne kadar kontrast üretebileceğini sınırlandırdığı bir gerçektir.

Gadolinyum ve diğer metaller, dokulardaki su molekülleri ile MR görüntüleme tarafından üretilen manyetik dalgaların nasıl etkileşime gireceğini etkilemesine yardım eden çoklu elektronlara sahiptir. Sonunda bu manyetik etki ya da relaksivite, bilinen çok renkli MR görüntülerine dönüşen kontrast sinyallerinin gücünü belirler

Bu nedenle Nebraska kimyageri Andrzej Rajca, gadolinyum ile kıyaslanabillir stabilite ve relaksivite sergileyebilecek metal içermeyen nanopartikül tasarlamak için MIT’deki meslektaşları ile işbirliği yapmaya başladı. Rajca daha önce, diğerlerine nazaran küçük nanopartiküller içine yerleştirilmiş, kendisinden öncekilerden birkaç kat fazla relaksivite sergileyen nitroksitler tasarlamıştı.

Bu defa, MIT araştırmacıları Rajca’nın nitroksidini fırça-kollu yıldız polimer (BASP) olarak bilinen büyük bir nanopartikül bünyesine dahil etti. Bu süreç, polimerler ile su çeken bir çekirdek ve su geçirmez bir kabuğun birleştirilmesini ve sonrasında çekirdek ve kabuk arasındaki çok sayıdaki nitroksit moleküllerinin sıkıştırılmasını içeriyordu.

Ekip çok sayıdaki nitroksidin böylesine dar alanda toplanmasının tipik nanopartiküllerden 40 kat fazla relaksivite göstermeleri sonucunda, bireysel relaksivite değerlerini etkili bir şekilde arttırdığını buldu.

Charles Bessey Kimya Profesörü Rajca, “İyi bir görüntü elde etmek için çokça kontrast ajanına ihticınız yok.” diyor.

Nanopartikülün polimer kapuğu nitroksitlerin ömrünü kabaca 2 saatten 20 saate kadar uzatmaya yeterli olacak kadar, parçalayıcı antioksidanların ilerlemesini yavaşlatmaya yardımcı oldu. Araştırmacılar fareye ajanlarını enjekte ederek, nanopartikülün uzun ömürlülüğü ve büyüklüğünün tümörlere ulaşmasına ve onları diğer dokulardan ayırt etmesine imkan verdiğini gösterdiler. MR görüntüleme için gerekli olan tipik dozlardan yüksek olsa dahi, ekibin kontrast ajanı insan hücrelerinde veya farede herhangi bir toksisite işareti göstermedi.

Takım ACS Central Science’te çalışmasını detaylandırmıştır. “Metal-free MRI contrast agent could be safer for some patients”

Daha fazla bilgi için: Hung V.-T. Nguyen et al. Nitroxide-Based Macromolecular Contrast Agents with Unprecedented Transverse Relaxivity and Stability for Magnetic Resonance Imaging of Tumors, ACS Central Science (2017). DOI: 10.1021/acscentsci.7b00253

Kaynak : phys.org