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 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.
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.
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.
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.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
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.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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.
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