Российские ученые узнали, что контрастные наночастицы для МРТ тоже «стареют»
Группа ученых из Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, Института общей физики РАН и ряда других научных институтов установили, что происходит с магнитными наночастицами, используемыми для контрастирования МРТ, через продолжительное время после их введения, исследовали процессы их биотрансформации и деградации, изменение контрастирующих свойств, а также вопросы токсичности частиц для организма.
Эти актуальные вопросы проясняет работа ученых, опубликованная в высокорейтинговом журнале Journal of Nanobiotechnology. Высокий потенциал магнитных наночастиц для диагностики, визуализации и терапии различных заболеваний уже реализуется в клинике для лечения анемий и контрастирования при магнитно-резонансной томографии – одного из самых востребованных инструментов функциональной диагностики.
Проходят клинические испытания для лечения рака простаты, остеосаркомы и отека роговицы. Однако трансформации магнитных наночастиц в организме могут привести к постепенному снижению их контрастирующих свойств при повторных МРТ-исследованиях и потенциальному проявлению токсичных свойств. В целом, биотрансформация магнитных наночастиц — сложный и многоступенчатый процесс, в ходе которого они могут агрегировать между собой, менять свои магнитные свойства и перемещаться как между клетками, так и между органами.
В своей работе ученые исследовали полный жизненный цикл 40-нм магнитных частиц от их введения до полной деградации в лабораторных мышах и связанного с этим воздействия на организм. Оценивались биораспределение, снижения магнитных сигналов от наночастиц в печени и селезенке, а также изменение контрастных свойств наночастиц на МРТ снимках в процессе их биоразложения. Влияние частиц на организм определяли по уровню экспрессии генов железосодержащих белков, гематологическим и биохимическим показателям крови, патоморфологическим изменениям ткани, а также по эволюции биораспределения железа в организме.
Было обнаружено, что за два часа наночастицы полностью выводились из кровотока, но их первоначальное биораспределение со временем менялось. Так, например, их количество в селезенке со временем увеличивалось, что может говорить о миграции из других органов. В течение первой недели почти все наночастицы были перенесены в печень и селезенку, где деградировали с периодом полураспада около 21 дня. МРТ выявил сохранение диагностического контраста в этих органах в течение более чем одного месяца (смотрите иллюстрацию). При этом те наночастицы, которые все же оставались в других органах, исчезали уже за первую неделю после введения.
«Для точного измерения количества магнитных наночастиц в организме мы разработали новый магнитный метод детекции, который позволяет достоверно отличать сигналы магнитных частиц от окружающих тканей, в том числе природных форм железа в организме. Неоспоримым преимуществом метода является его неинвазивность. Измерения можно проводить непосредственно в живом животном, сохраняя его жизнь и получая информацию о долговременной биодеградации частиц в каждой особи. Это позволяет нам проводить беспрецедентно масштабные и детальные исследования судьбы наночастиц в организме», — комментирует руководитель исследования, заведующий лабораторией ИОФ РАН и доцент МИФИ Петр Никитин.
Коллектив показал, что деградация частиц приводит к увеличению количества эритроцитов и уровня гемоглобина в крови из-за высвобождения железа, при этом не вызывая никакой токсичности в тканях. Кроме того, в ходе биодеградации магнитных наночастиц и постепенного высвобождения ионов железа исследователи обнаружили увеличение уровня экспрессии генов белков, ассоциированных с метаболизмом железа, таких как трансферрин, DMT1 и ферропортин в печени. Важным результатом явилось отсутствие существенной долговременной токсичности магнитных частиц для организма.
«Наши отвечают на крайне важный вопрос, волнующий пациентов в клинике: “Что со временем происходит с контрастным агентом, который вводится в организм? Может ли он стать токсичным со временем?” Полученные нами данные уверенно показали безопасность магнитных частиц», — считает сотрудник лаборатории «Бионанофотоники» ИФИБ НИЯУ МИФИ Иван Зелепукин.
Данное исследование является продолжением цикла работ ИФИБ, в которых изучаются механизмы взаимодействия частиц с организмом. Сотрудники Лаборатории Бионанофотоники на протяжении многих лет разрабатывают различные малотоксичные наночастицы, способные осуществлять целевую доставку к опухолевым клеткам для эффективной диагностики и терапии заболеваний. Работа выполнена при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования России.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
Психопатия — пугающее расстройство личности, оно ассоциируется с безжалостностью, жестокостью, агрессией и насилием. Неудивительно, что самая большая концентрация выявленных психопатов наблюдается в тюрьмах, где каждый 25-й заключенный демонстрирует высокий уровень психопатии. Помимо социальных проблем, эта болезнь наносит обществу материальный ущерб, достигающий сотен миллиардов долларов в год.
Во времена Екатерины II один из немецких колонистов в России мутировал, из-за чего все его потомки получали раннюю болезнь Альцгеймера. Теперь среди них появился первый, кого она не тронула, — по мнению ученых, благодаря жаре, которой он должен был подвергаться на работе.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно