Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам 70-й Юбилейной итоговой научной студенческой конференции им. Н.И. Пирогова (г. Томск, 16-18 мая 2011 г.), под ред. В. В. Новицкого, Л. М. Огородовой. − Томск: Сибирский государственный медицинский университет, 2011. − 430 с.

 

Скачать сборник (формат MS Word, 7,3 мб)

Посмотреть основную информацию о сборнике, обложку и т.д.

 

Актуальность: одним из главных направлений развития клинической МР-томографии является применение контрастных препаратов с патофизиологически обоснованными особенностями биокинетики. До настоящего времени в исследованиях использовались контрастные вещества, основанные на соединениях-парамагнетиках, представляющих собой неметаболизируемые органические комплексы Gd³⁺ и Mn²⁺. В Т1-взвешанном режиме визуализации данные препараты усиливают интенсивность сигнала в местах своего накопления за счет укорочения времени спин-решеточной релаксации. Сейчас в практику МРТ входят и суперпарамагнитные контрастные препараты на основе оксидов железа, подавляющие интенсивность Т2-взвешенного изображения от нормальной ткани за счет укорочения времени релаксации соседних атомов водорода [1]. Микрочастицы Fe₂O₃, размером менее 20 мкм, активно применяют для визуализации ретикулоэндотелиальной системы печени, а так же для контрастированной МР-лимфографии. Но из-за больших размеров кинетика данных частиц в организме определяется главным образом механическими свойствами, а не наличием на поверхности соответствующих биологически активных молекул. К тому же биоразрушение таких молекул – достаточно длительный процесс.

Поэтому в настоящее время особый интерес представляет возможность использования в качестве контраста для МРТ наночастиц оксида железа размером 1 – 10  нм.

Цель: изучение в фантомных экспериментах визуализационных возможностей суперпарамагнитных наночастиц железа с мономолекулярным углеродным слоем размером 3-7 нм (Fe@C, СПУНЖ), полученных по оригинальной высокотемпературной нанотехнологии, в качестве Т2-негативного (суперпарамагнитного) контрастного препарата для МРТ, с последующим использованием in vivo у животных с различными моделями патологии.
Материалы и методы: исследования проводились на МРТ-сканере Toshiba Vantage с напряженностью магнитного поля 1,5 Т. Взвесь наночастиц Fe@C в физрастворе при pH=7,4 была получена с концентрацией в диапазоне 0 –0,1 мг/мл, в виде флаконов неантропоморфного фантома, выполненного из немагнитного полистеренового пластика, емкостью по 10 мл каждый.

Исследования выполнялись в Т1- и Т2- взвешенных режимах для оценки изменений интенсивности сигнала при проведении наиболее распространенных протоколов визуализации с варьированием времени повторения и времени эхо в соответствующих режимах.

Результаты: взвесь суперпарамагнитных наночастиц Fe@C в наибольшей степени подавляет интенсивность Т2-взвешенного изображения, при отсутствии значимого эффекта на Т1-взвешенном изображении. В частности, при TR=4900 мс, TE=100 –1005 мс интенсивность Т2-взв. изображения зависела от концентрации наночастиц в физрастворе как моноэкспонента : [Инт.Т2-взв.] = 7853 *e-38,6*[FeC] + 1220.

Рисунок 1. Зависимость интенсивности Т2-взвешенного изображения от концентрации наночастиц в зизиологическом растворе.

Токсикологические исследования показали, что для наночастиц Fe@C LD₅₀ составляет > 310 мг/кг веса, что значительно выше LD₅₀ для более крупных микрочастиц, и позволяет предварительно отнести этот препарат согласно ГОСТ12.1.007 –76 к группе 4 (малотоксичные вещества).

При введении наночастиц Fe@C крысам и мышам с перевитой саркомой Эрлиха в передней брюшной стенке непосредственно в область опухоли было отмечено достоверное подавление интенсивности Т2-взвешенного изображения практически до уровня фона во всем объеме распространения наночастиц, а также в области ближайших к опухоли лимфоузлов. В частности степень подавления интенсивности Т2- взвешенного изображения, оцениваемая количественно по индексу (1 —ИССПУНЖ/ Исисходн) составляла более 75% для зоны инъекции в опухоль и 36 +/-12% для сторожевых лимфоузлов.

При использовании наночастиц Fe@C для мечения лейкоцитов человека in vitro в аутологичной плазме эффективность мечения составляя в среднем 38 +/- 3,5 %, при сохранении жизнеспособности и отсутствии патологической активации нейтрофилов.

Выводы: наночастицы СПУНЖ - Fe@C обеспечивают эффективное контрастирование Т2-взвешенных изображений и могут быть использованы для визуализации патологических процессов, в частности злокачественных новообразований, а так же для мечения нейтрофилов и МРТ визуализации их кинетики в организме.