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 После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Остров Пекан недалеко от Мексиканского залива в Луизиане вскоре перейдет в собственность компании Илона Маска. Здесь будет новый космодром для Starship, почти в 20 раз больше, чем в Бока-Чике, где уже стоят две стартовых площадки. Уникальное местоположение позволит компании попытаться реализовать амбициозную цель о запуске миллиона низкоорбитальных спутников на орбиты, где сегодня находится подавляющее меньшинство спутников Земли.
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