Ученые НИЯУ МИФИ разработали новый тип контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии (МРТ) на основе биодеградируемых кремниевых наночастиц, которые могут одновременно использоваться как для диагностики, так и для терапии онкологических заболеваний.Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Applied Physics.
МРТ – мощный метод биомедицинской диагностики, в котором обычно используется ядерный магнитный резонанс атомов водорода (протонов). При работе томографа создается магнитное поле, которое "выстраивает" протоны атомов водорода в магнитном поле в процессе воздействия радиоволн.
Некоторые исследования требуют использования контрастных агентов для повышения точности и информативности изображения. Контрастный сигнал в МРТ зависит главным образом от степени изменения продольного или поперечного времен релаксации. Время релаксации – это время, за которое протоны возвращаются к равновесному состоянию. Оно зависит от окружающих протон молекул и атомов и различно у здоровых и больных тканей.
В некоторых случаях патологию можно определить благодаря контрастным агентам, которые локально изменяют времена релаксации больной ткани. Комбинация МРТ и контрастных агентов увеличивает возможности изображения воспалений, таких, как опухолевый ангиогенез при онкологии.
В НИЯУ МИФИ разработали новый тип контрастного агента на основе кремниевых наночастиц, который позволяет сочетать терапию и диагностику. По словам профессора ИФИБ НИЯУ МИФИ и МГУ им. М.В. Ломоносова Виктора Тимошенко, это пример развития нанотераностики – сочетания методов диагностики и терапии в наноразмерном масштабе.
Тераностические агенты для МРТ предполагают комбинацию контрастных агентов с терапией, которую проводят за счет выделения нанокапсулированнных лекарств и/или дополнительного воздействия физическими полями либо излучениями.
«Поскольку МРТ широко используется в онкодиагностике, разработка нового типа контрастного агента, которого также можно использовать и для щадящей терапии онкологических заболеваний – очень важна для современной медицины», – заявляет Виктор Тимошенко.
Материалы нанотераностики должны быть не токсичны и совместимы с организмом человека. Еще одним необходимым свойством является «невидимость» для иммунной системы – иначе она просто уничтожит их. Также наночастицам нельзя накапливаться в организме, а их поверхность не должна загрязняться.
Как считают представители лаборатории «Нанотераностика» ИФИБ НИЯУ МИФИ, использование наночастиц кремния для обнаружения пораженных клеток – один из самых перспективных методов нанотераностики рака. Такие наночастицы сами по себе не вредны для организма, но могут под действием радиоволн разогреваться до температуры порядка и выше 42°С (это называется гипертермией), что обеспечивает локальное уничтожение раковых клеток.