Neuer Eisenoxid-Nanopartikel könnte helfen, eine seltene Nebenwirkung von aktuellen Kontrastmitteln verursacht zu vermeiden
Diese hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von Partikeln durch das Forscherteam aus zeigt die sehr gleichmäßige Größe und Form der Partikel. Diese sind Eisenoxidteilchen nur 3 Nanometer Durchmesser, beschichtet mit einer Schicht Zwitterion. Ihre geringe Größe bedeutet, sie können leicht über die Nieren nach der Injektion gelöscht werden. Credit: Massachusetts Institute of Technology
Ein neuer, speziell beschichteten Eisenoxid-Nanopartikel durch ein Team am MIT entwickelt und an anderer Stelle könnte eine Alternative zu herkömmlichen Gadolinium-Kontrastmitteln für die Magnetresonanztomographie (MRI) Verfahren verwendet, bereitzustellen. In seltenen Fällen haben die derzeit verwendeten Gadolinium Mittel Nebenwirkungen bei Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion zu erzeugen, wurden gefunden.
Anstelle von Gadolinium-basierten Kontrastmitteln haben die Forscher festgestellt, dass sie ähnlichen MRT-Kontrast mit winzigen Nanopartikeln aus Eisenoxid produzieren können, die mit einem Zwitterion Beschichtung behandelt wurden. in den Proceedings der National Academy of Sciences (Zwitterionen sind Moleküle, die Bereiche haben sowohl positive als auch negative elektrische Ladungen, die sie insgesamt neutral machen aufheben.) Die Ergebnisse in dieser Woche veröffentlicht werden. in einem Papier von Moungi Bawendi, am MIT dem Lester Wolfe Professor für Chemie; Er Wei, ein MIT Postdoc; Oliver Bruns, ein MIT-Forscher; Michael Kaul am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf in Deutschland; und 15 andere.
Eisenoxidteilchen wurde als negativ (dunkel) Kontrastmittel weitgehend verwendet, aber Radiologen bevorzugen stark positiv (Licht) Kontrastmittel wie Gadolinium-basierenden Mittel, als negativer Kontrast manchmal schwierig sein kann, von bestimmten Bildartefakte und inneren Blutungen zu unterscheiden. Aber während die Gadolinium-basierten Agenten der Standard worden sind, zeigen Anzeichen dafür, dass in einigen sehr seltenen Fällen sie zu einem behandelbaren Zustand führen können nephrogenen systemische Fibrose genannt, das tödlich sein kann. Darüber hinaus zeigen Beweise nun, dass das Gadolinium im Gehirn aufbauen kann, und obwohl keine Auswirkungen dieses Aufbaus haben jedoch noch nicht nachgewiesen worden ist, wird die FDA es für potenziellen Schaden zu untersuchen.
Der Schlüssel neue Erkenntnis von diesem Team war zwei bestehende Techniken zu kombinieren: Herstellung sehr winzige Partikel aus Eisenoxid und Anbringen bestimmte Moleküle (so genannte Oberflächenliganden) an die Außenseiten dieser Teilchen ihre Eigenschaften zu optimieren. Das Eisenoxid anorganische Kern klein genug ist, einen ausgeprägten positiven Kontrast bei MRI, und den zwitterionischen oberflächenLigaNden zu erzeugen, die vor kurzem von Wei und Mitarbeiter in der Bawendi Arbeitsgruppe entwickelt wurden, macht die Eisenoxidteilchen wasserlöslichen, kompakt und biokompatiblen .
Die Kombination aus einem sehr kleinen Eisenoxidkern und eine ultradünnen Ligandenhülle führt zu einem Gesamthydrodynamischen Durchmesser von 4,7 Nanometer, unter der 5,5-Nanometer- renale Clearance Schwelle. Das bedeutet, daß die beschichtete Eisenoxid sollte die Nieren schnell klar durch und nicht akkumulieren. Diese renale Clearance Eigenschaft ist ein wichtiges Merkmal, wo die Partikel führen vergleichbar mit Gadolinium-basierten Kontrastmitteln.
Jetzt haben gezeigt, dass erste Tests die Wirksamkeit als Kontrastmittel Partikel nachgewiesen. Wei und Bruns sagen, dass der nächste Schritt weiter Toxikologie-Tests tun wird, um den Partikel Sicherheit zu zeigen, und weiterhin die Eigenschaften des Materials zu verbessern. „Es ist nicht perfekt. Wir haben mehr Arbeit zu tun haben“, sagt Bruns. Aber weil Eisenoxid hat so lange und auf so viele Arten, auch als Eisenpräparat, negative Auswirkungen wahrscheinlich durch gut etablierte Protokolle behandelt werden könnten verwendet worden, sagen die Forscher. Wenn alles gut geht, wird das Team erwägt ein Startup-Unternehmen einrichten, um das Material zur Produktion zu bringen.
Bei einigen Patienten, die zur Zeit von immer MRTs wegen der möglichen Nebenwirkungen von Gadolinium ausgeschlossen sind, die neuen Mittel für das Verfahren „diejenigen Patienten, die ermöglichen könnte wieder sein“, sagt Bruns. Und wenn es im Gehirn, dass die Anhäufung von Gadolinium nicht entpuppt negative Auswirkungen hat, eine Gesamtphase aus Gadolinium für solche Anwendungen könnte erforderlich sein. „Wenn das erwies sich der Fall zu sein, dies möglicherweise ein vollständiger Ersatz sein könnte“, sagt er.
Das Forschungsteam gehörten Forscher in dem MIT Chemie, Bio-Engineering, Nuklearwissenschaft und Technik, Gehirn und Kognitionswissenschaften und Materialwissenschaften und Engineering-Abteilungen und ihr Programm in Gesundheitswissenschaften und Technologie; und am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf; Brown University; und das Massachusetts General Hospital. Es wurde von dem MIT-Harvard NIH Center for Cancer Nanotechnologie, der Army Research Office durch MIT-Institut für Soldat Nanotechnologies, der NIH-geförderte Laser Biomedical Research Center, dem MIT Deshpande Center und der Europäischen Union Siebte Rahmenprogramm unterstützt.
Bildquelle: Massachusetts Institute of Technology
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