心臟病和中風分別是發(fā)達國家的第一和第二大死亡原因。由于該病會導致猝死,因此早期診斷非常重要。為此,磁共振成像(MRI)技術被廣泛運用于識別血管的狹窄或阻塞。
近日,科學家發(fā)現了一種的更安全的MRI造影劑,可顯示高分辨率3D微血管成像。
該研究表在《Nature Biomedical Engineering》期刊上,題為“High-resolution T1 MRI via renally clearable dextran nanoparticles with an iron oxide shell”
在MRI中,造影劑可改善結構的可見性,例如體內較小的血管。就像衛(wèi)星或全球定位系統(tǒng)(GPS)提供交通擁堵信息一樣,MRI造影劑也可以提供有關血管狀況(例如血管阻塞和狹窄)的準確信息。但是對于腎功能較差的患者,仍有腎臟纖維化的風險。已經嘗試使用超順磁性納米顆粒作為造影劑,但是必須改善它們的腎臟清除率,以防止肝臟和其他器官中毒性積累。
圖1. SAIO造影劑
由韓國首爾基礎科學研究所(IBS)、納米醫(yī)學中心(CNM)院長CHEON Jinwoo教授和延世大學醫(yī)學院的崔秉旭教授領導的團隊協作研究MRI造影劑用于3D血管映射。研究人員開發(fā)了一種基于納米粒子的MRI造影劑,稱為SAIO(超分子類非晶態(tài)氧化鐵)。它的大小為5納米,比微血管直徑小約1500倍,這使其可以在體內的血管中循環(huán)。
SAIO是一種特殊的納米粒子,在鐵芯上涂一層氧化鐵表面,使其在室溫下具有順磁性。SAIO的混合特性使它們具有出色的生物相容性和成像性能。研究人員對比了SAIO與Dotarem和氧化鐵納米粒子的性能、保留率和腎臟清除率。
SAIO是較高分辨率的成像劑之一,其精確度是當前造影劑生成的圖像的10倍。它已經實現了3D腦血管映射,在動物實驗中可以清楚地識別出像頭發(fā)一樣細(100微米)的大腦微血管。此外,與Dotarem(<2分鐘)相比,增強效果要達到更長的分辨率要長得多(> 10分鐘),這為放射科醫(yī)生提供了足夠的時間來執(zhí)行成像過程。SAIO的這些優(yōu)異性能使研究人員能夠觀察到心臟血管,而這些血管在當前的MRI造影劑中幾乎是看不到的。
圖2. SAIO的排泄(a)SAIO的腎臟濾過示意圖
除了具有高分辨率外,SAIO還具有出色的腎臟清除率,并且不會在肝臟或脾臟中積聚。研究還發(fā)現SAIO穩(wěn)定時間長達一年,沒有出現聚集和鐵浸出。
Cheon主任說:“ SAIO是同時滿足高分辨率和安全性的下一代造影劑”。崔教授說:“ SAIO在提高心腦血管疾病診斷的準確性方面發(fā)揮至關重要的作用。諸如中風、心肌梗塞、心絞痛和癡呆等疾病。”
參考資料:
【1】https://medicalxpress.com/news/2021-03-safer-mri-contrast-agent-high-resolution.html
【2】https://www.nature.com/articles/s41551-021-00687-z
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