纳米医学

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韩国新型纳米MRI灯 助力核磁共振诊断

来源:康健新视野 2017-07-26 12:18

 

 

来自韩国首尔基础科学研究所(IBS)纳米医学中心的CHEON Jinwoo教授领导了一支科研团队,开发了一种新型的纳米MRI灯:只有某种标疾病存在的状态下,新技术平台才会“点亮”MRI信号。研究发表在了《Nature Material》上,这种纳米MRI灯可以克服现有MRI造影剂的局限。

MRI(核磁共振成像)是现在一种很受欢迎的非侵入式诊断技术,并且,很重要的是它没有有害的辐射。有一些组织在MRI上有天然的对比度,但是对一些特别类型的组织成像时,患者需要使用一些造影剂来提高目标区域与身体其他部位间成像的对比度。

“典型的MRI造影剂,例如钆,会以‘点亮’的状态注射,然后会以相对大量的背景信号广泛分布在整个生物系统中,”Cheon教授解释道,“我们发现了一种新的原理,可以只在目标位置将MRI造影剂‘点亮’。”

IBS的科学家发现了一种方法可以如何通过纳米MRI灯将信号进行“开/关”切换。

纳米MRI灯技术包含了两种磁性材料:一种猝灭剂(磁性纳米粒子)和增强剂(MRI造影剂)。开关与两种纳米粒子间的距离有关。

当两种材料在超出7nm的距离时,MRI的信号处于“开”状态,而它们之间的距离小于7纳米时,MRI信号“关”。研究人员将这一现象命名为磁性响应调谐(MRET),与强大的荧光共振能量转移(FRET)光学传感技术类似。

该信号是由于增强剂的自旋电子快速震动。自旋电子的快速翻转影响了水分子,其能量发射被检测为MRI信号。

研究人员对纳米MRI灯用于癌症诊断进行了测试。他们发现在患有癌症的小鼠体内有一种称为MMP-2(基质金属蛋白酶-2)的酶类可以诱导肿瘤转移。

研究人员将两种磁性材料用一种MMp-2可以切割的对象进行连接。如果使得两种磁性材料之间的连接被切断,两种材料之间不再有紧密的距离,那么两种材料就会分开,MRI信号就会显示为“点亮”。

因此,MRI信号能够指示MMP-2所在的位置,以及转移的肿瘤部位。科学家还发现MRI信号的亮度与癌症组织中MMP-2的浓度具有相关性。强烈的MRI信号(橙色)只在癌症区域出现。

更为重要的是,纳米MRI灯会处于关闭状态,直到它遇到了与特定疾病相关的生物标志物,且具有非常高的敏感性。

“现有的造影剂就像在晴天里使用手电筒,它的影响力很有限。而这种新的技术就像在黑夜里使用手电筒,其作用就要有用得多。”Cheon教授表示。

从原理上讲,除了癌症诊断以外,纳米MRI灯可以应用于检查很多生物事件,例如酶解、pH变化、蛋白质-蛋白质相互作用等。IBS科学家期待它可以同时应用于体内和体外诊断

“尽管我们还有很长的路要走,我们建立了这样一个原理,并相信MRET和纳米MRI灯可以作为一种新的传感原理,以助力广泛的生物系统探索,”Cheon教授总结道。

研究团队现在致力于开发更安全更智能的多任务MRI造影剂,可以同时记录和成像多个生物学目标,提供对生物过程和精确疾病诊断更好的理解。(生物谷Bioon.com)

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