De belangrijkste doodsoorzaken wereldwijd, ischemische hartziekten en beroertes, samen met een andere belangrijke bron van ziekte, dat is kanker, vereisen een goede beeldvorming van bloedvaten. Een team gevormd door het Center for Nanoparticle Research, binnen het Instituut voor Basiswetenschappen, in samenwerking met wetenschappers van het Anhui Provincial Hospital en het Seoul National University Hospital, een nieuw niet-toxisch contrastmiddel hebben getest voor magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en magnetische resonantie-angiografie (MRA) dat superieur zou kunnen zijn aan de huidige reguliere kleurstof, gadolinium. Gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie , dit veelbelovende contrastmiddel was succesvol bij honden, konijnen en apen.

Contrastmiddelen worden vaak gebruikt om de zichtbaarheid van radiologie van zachte weefsels en interne lichaamsstructuren te verbeteren, vooral bij hart- en hersenaandoeningen. De keuze aan door de FDA goedgekeurde MRI- en MRA-contrastmiddelen is vrij beperkt en ze hebben allemaal enkele nadelen. Gadolinium is het meest gebruikte MRI-contrastmiddel, maar het laat afzettingen achter in de botten en hersenen, en is giftig voor patiënten met nierproblemen. Als een alternatief, contrastmiddelen op basis van ijzeroxide nanodeeltjes worden praktisch niet gebruikt vanwege de moeilijke leesbaarheid van de resultaten. In tegenstelling tot gadolinium, die verschijnt als een wit signaal, ijzeroxide is moeilijk te onderscheiden van lucht, bloeding, verkalking, metaalafzetting, en bloedstolsels. HYEON Taeghwan, directeur van het Center for Nanoparticle Research legt uit:"Laten we het voorbeeld nemen van een MRI-analyse van een brein met de ziekte van Alzheimer:ijzeroxide in de bloedvaten zou zwart lijken en de amyloïde plaques grijs. Het is heel moeilijk om de plaques van de achtergrond. Want het is reden, de huidige ijzeroxide nanodeeltjes worden niet meer gebruikt en we zijn op zoek gegaan naar andere opties." Dit komt omdat gadolinium een ​​zogenaamd T1-type contrastmiddel is, terwijl het huidige ijzeroxide is geclassificeerd als T2.

Eerder, het IBS-team ontwierp ultrakleine T1 ijzeroxide nanodeeltjes (PEG-IONC's), bleek de mogelijkheid om ze in grote hoeveelheden te synthetiseren, en testte ze op muizen. Nu is hun onderzoek met sprongen vooruit gegaan:"Onderzoek op muizen kan niet direct worden vertaald naar mensen, dus we wilden testen of deze nanodeeltjes werken op grote dieren, hou van honden, konijnen en apen. Eventueel, ons doel is om te kunnen begrijpen of ze een nieuw diagnostisch hulpmiddel voor mensen kunnen worden, ", zegt Hyeon.

Om de toepasbaarheid van PEG-IONC's te testen, het onderzoeksteam voerde MRI en MRA uit op konijnen, beagle honden, en makaken.

Met een kleine diameter en een onschadelijke coating, de PEG-IONC's beschikken over verschillende wenselijke eigenschappen. De hydrodynamische diameter van PEG-IONC's van ongeveer 12 nanometer is veel kleiner en uniformer dan in de handel verkrijgbare nanodeeltjes van ijzeroxide. Bovendien, bij de voorbereiding van IONC's, IBS-wetenschappers gebruikten veilige componenten, zoals oliezuur, oleylalcohol, en polyethyleenglycol (PEG), die gewoonlijk worden gebruikt in farmaceutische formuleringen. Hematologische en weefselcompatibiliteitsstudies bij makaken lieten zien dat PEG-IONC's zeer biocompatibel zijn. Om een ​​voorbeeld te geven, de meeste klinisch beschikbare op ijzeroxide gebaseerde MRI-contrastmiddelen, zoals ferumoxide en ferumoxtran, moeten langzaam worden toegediend om de incidentie van hypotensie en andere ernstige bijwerkingen te minimaliseren. Anderzijds, PEG-IONC's werden probleemloos toegediend, zoals gadolinium.

Eindelijk, na het succesvolle gebruik van PEG-IONC's in statische MRA, de wetenschappers voerden een meer uitdagende dynamische beeldvorming uit om vasculaire stroompatronen van cerebrale ischemie (de oorzaak van een beroerte) bij honden en apen te zien. Cerebrale ischemie is een aandoening die wordt veroorzaakt door onvoldoende bloedtoevoer naar de hersenen en de vroege detectie ervan met MRI-contrastmiddelen is van vitaal belang voor het overleven van patiënten. In het experiment, er zijn op verschillende tijdstippen foto's gemaakt, elke 1,5 seconde na injectie van het contrastmiddel om de bloedperfusiepatronen in de hersenen te zien. Een occlusie in de middelste hersenslagader werd gedetecteerd.

Hoewel verder rigoureus preklinisch onderzoek vereist is, de huidige pilootstudies op niet-menselijke primaten tonen duidelijk een groot potentieel aan van PEG-IONC's voor T1 MRI-contrastmiddel van de volgende generatie.