Výzkumníci z OSU navrhují vysoce účinnou nízkodávkovou MRI MRI na bázi manganu

Vědci z Oregonské státní univerzity podali patent na návrh nového kontrastního činidla pro magnetickou rezonanci s potenciálem překonat současná činidla a zároveň být méně toxický pro pacienty a šetrnější k životnímu prostředí.

Nový materiál je založen na struktuře známé jako kov-organická kostra nebo MOF, jejíž vývoj v 90. letech 20. století vynesl letošní Nobelovu cenu za chemii, protože mnoho možností využití MOF je stále zjevnější.

MOF jsou tvořeny kladně nabitými kovovými ionty obklopenými organickými „linkerovými“ molekulami. Mají nanorozměrné póry a mohou být navrženy s různými komponenty, které určují vlastnosti MOF.

Vědci vedení Kyriakosem Stylianouem z OSU College of Science tvrdí, že jejich nový MOF na bázi manganu, který pojmenovali BVR-19, je slibnou alternativou k současně používaným kontrastním látkám na bázi gadolinia. BVR je zkratka pro bobra, maskota OSU.

Kontrastní látka, nazývaná také kontrastní látka, je látka, která zlepšuje viditelnost tkání při lékařském zobrazování. Celosvětově má ​​průmysl kontrastních látek pro magnetickou rezonanci odhadovanou hodnotu více než 1,5 miliardy USD a očekává se, že během příštích pěti let vzroste o 750 milionů USD, a to v důsledku rostoucí poptávky po neinvazivních diagnostických postupech.

Gadolinium je prvek vzácných zemin, který přichází s obavami týkajícími se toxicity pro pacienty, potenciálního poškození životního prostředí a problémů s dodavatelským řetězcem vzhledem k tomu, že Čína představuje mnoho rezerv vzácných zemin a velkou část zpracovatelské a výrobní kapacity.

Manganu je však v zemské kůře dostatek. Kromě toho, že se používá při výrobě baterií, oceli a keramiky, je mangan ve stopových množstvích životně důležitý pro lidské zdraví, hraje roli při antioxidaci, tvorbě kostí a metabolismu cholesterolu, sacharidů a aminokyselin.

„BVR-19 představuje posun paradigmatu v designu kontrastních látek pro MRI,“ řekl Stylianou, který řídí laboratoř OSU’s Materials Discovery Laboratory nebo MaD Lab.

Toxické kovy nahrazujeme hojnými, biologicky kompatibilními, aniž bychom ohrozili výkon.“

Kyriakos Stylianou, College of Science, Oregon State University

Gadolinium se v kontrastních látkách používá téměř 40 let, řekl. Organismus nemetabolizuje kontrastní látky, takže přecházejí téměř nezměněny do odpadních vod a jsou odolné vůči degradaci v čistírnách. Jejich dlouhodobé ekotoxikologické účinky nejsou dobře pochopeny.

Stylianou řekl, že existuje také riziko zadržování gadolinia v těle. Většina látek je navržena tak, aby se vyloučila do 24 hodin po podání, ale i u pacientů s normální funkcí ledvin může gadolinium zůstat ve tkáních měsíce nebo roky. Retence nebyla přesvědčivě spojena s nemocí, ale Food and Drug Administration vydal varování a vyžaduje edukaci pacienta kvůli nejistotě ohledně dlouhodobých následků.

BVR-19 je první MOF na bázi manganu, který obsahuje L-cystin, přirozeně se vyskytující, biokompatibilní aminokyselinu, řekl Stylianou. Jeho syntéza probíhá ve vodě při pokojové teplotě, nejsou nutná žádná toxická rozpouštědla ani jiné drsné podmínky a testy ukazují, že umožňuje jasnější a jasnější snímky při nižších dávkách, než jaké vyžadují současné komerčně dostupné látky.

„Tato práce podtrhuje vedoucí postavení OSU v navrhování funkčních MOF pro lékařské a environmentální aplikace a ukazuje, jak se může ekologická chemie a návrh materiálů sblížit za účelem vytvoření bezpečnějších technologií,“ řekl. „Propojuje chemii, toxikologii a medicínu a ukazuje, jak spolupráce napříč obory může přeměnit zásadní objevy na technologie, které přímo zlepšují lidské zdraví.“

Doktorand Jacob Lessard a vysokoškolák Dylan Pyle byli prvními autory studie, která byla publikována v Journal of Materials Chemistry B. Dalšími přispívajícími členy MaD Lab byli postdoktorand Andrzej Gladysiak, doktorand Emmanuel Musa a vysokoškolák Jeff Bowen.

Řekly to Collaborational Sciences.