(Phys.org) — Submicroscopische deeltjes die nog kleinere deeltjes ijzeroxide bevatten, kunnen magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) een veel krachtiger hulpmiddel maken om ziekten op te sporen en te bestrijden.

Wetenschappers van Rice University en The Methodist Hospital Research Institute (TMHRI) leidden een internationaal team van onderzoekers bij het creëren van composietdeeltjes die in patiënten kunnen worden geïnjecteerd en worden geleid door magnetische velden. Eenmaal in positie, de deeltjes kunnen worden verwarmd om kwaadaardige weefsels te doden of de afgifte van medicijnen op de plaats te veroorzaken.

De "nanoconstructen" zouden binnen een paar dagen volledig moeten worden afgebroken en het lichaam verlaten, meldden ze.

Het onderzoek verschijnt online in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen .

Het team onder leiding van Rice-chemicus Lon Wilson en TMHRI-wetenschapper Paolo Decuzzi was op zoek naar een manier om de uitdagingen te overwinnen van ijzeroxidedeeltjes die goed zijn in sommige dingen, maar niet in andere. afhankelijk van hun grootte.

IJzeroxidedeeltjes hebben veel uitstekende eigenschappen:ze kunnen worden gemanipuleerd met magneten, bieden uitstekend contrast onder MRI, creëren warmte wanneer geactiveerd en degraderen snel. Maar dat kunnen ze niet allemaal tegelijk. Het team had een manier nodig om de functies los te koppelen van hun afmetingen.

Het antwoord was om duizenden ijzeroxidedeeltjes - met magnetische kernen zo klein als 5 nanometer in doorsnede - in grotere deeltjes te verpakken.

De onderzoekers maakten twee van dergelijke nanoconstructen, het inbedden van ijzeroxidedeeltjes in mesoporeuze siliciumdeeltjes (SiMP's) en schijfvormige polymere nanoconstructen (DPN's). Ze wisten uit eerder onderzoek dat SiMP's en DPN's van submicronformaat zich van nature ophopen in de bloedvaten van de tumor.

IJzeroxide verbetert het vermogen om de deeltjes op hun plaats te houden en vast te houden met magneten, zei hoofdauteur en Rice afgestudeerde student Ayrat Gizzatov. "Ze worden aangetrokken door de magneet, en dat induceert een nieuwe dipool-dipool magnetische interactie tussen de deeltjes en verhoogt hun communicatiemechanisme tussen de deeltjes, " hij zei.

Tests toonden aan dat ijzeroxidedeeltjes de nanoconstructen 10 keer beter maakten dan traditionele contrastmiddelen, wat neerkwam op aanzienlijk lagere doses ijzer dan in de huidige praktijk wordt gebruikt.

Het nieuwe onderzoek toonde ook aan dat, als algemeen principe het opsluiten van MRI-contrastmiddelen (zoals ijzeroxide) in geometrische structuren verbetert hun relaxiviteit - de eigenschap waardoor de middelen in MRI-beelden verschijnen. (Hoe korter de ontspanningstijd, hoe groter het contrast in de afbeelding.)

Hoewel de deeltjes te groot zijn om zich op specifieke eiwitten te richten, Gizzatov zei dat het misschien ook mogelijk is om ze te modificeren met elementen die hun accumulatie in tumoren zullen vergroten.