Een verdere voorzichtige toepassing van het nieuwe contrastmiddel is magnetische resonantie en opto-akoestische beeldvorming van de hersenen. Het probleem met het visualiseren van de hersenen is dat de zogenaamde bloed-hersenbarrière slechts een beperkt aantal moleculen uit de bloedbaan toestaat de hersenen binnen te dringen:zuurstof, voedingsstoffen, hormonen, enz.

De barrière sluit allerlei ziektekiemen en grote moleculen buiten, inclusief contrastmiddelen en de meeste medicijnen. Het kan worden geopend door met ultrageluid gasbellen in de bloedvaten te genereren. Dit beschadigt echter het omliggende weefsel. Gelukkig is het mogelijk om genoegen te nemen met een veel lagere intensiteit door gebruik te maken van gerichte echografie op microbellen, en hier komt het multifunctionele contrastmiddel van het team goed van pas.

"Met één middel dat zowel de microbellen, die gevoelig zijn voor ultrageluid, voor het openen van de bloed-hersenbarrière en de contrastmaterialen voor MRI en opto-akoestische beeldvorming samenbrengt, is een enkele injectie voldoende voor een hersenonderzoek en krijgt u het extra voordeel van een langere bloedsomloop op de koop toe”, aldus hoofdauteur van het onderzoek, Elizaveta Maksimova.

"Bovendien zijn de microbellen met vloeibare kern bestand tegen blootstelling aan ultrasoon geluid zonder veel langer te barsten dan de conventionele microbellen met gaskern, waardoor de barrière gedurende langere tijd open blijft, zodat de dosis van het contrastmiddel in de injectie kan worden verlaagd. "

"Ook als je eenmaal deze effectieve en veilige manier hebt om de bloed-hersenbarrière te openen, kun je verder gaan dan pure diagnostiek en de bellen versterken door ze te laden met een medicijn via dezelfde laag-voor-laag afzettingsbenadering. Een dergelijke integratie van therapeutische middelen en middelen die voor diagnostiek worden gebruikt, staan ​​bekend als theranostiek”, voegde de hoofdonderzoeker van het onderzoek, professor Dmitry Gorin, toe, hoofd van het Biophotonics Lab bij Skoltech Photonics.

"Deze aanpak kan worden toegepast voor de MRI-geleide, minimaal invasieve behandeling van glioblastoom [de meest agressieve en meest voorkomende vorm van kanker die zijn oorsprong vindt in de hersenen]."

Hoe laag-voor-laag depositie werkt

Bellen gevuld met perfluorpentaan – een vloeistof bij kamertemperatuur – worden gestabiliseerd met een eiwit en ondergedompeld in een reeks wateroplossingen. De deeltjes uit elke opeenvolgende oplossing worden als een extra schil op de microbel afgezet, op voorwaarde dat verbindingen met positief en negatief geladen anorganische deeltjes of organische moleculen worden afgewisseld.

De elektrostatische interactie houdt de schalen bij elkaar. In het onderzoek dat in dit verhaal wordt gerapporteerd, bevatten de afgezette lagen contrastmiddelen voor MRI en opto-akoestische beeldvorming, maar dezelfde procedure kan worden gebruikt met therapeutische middelen.

Meer informatie: Elizaveta A. Maksimova et al, Multilayer Polymer Shell Perfluoropentane Nanodruppels voor multimodale echografie, magnetische resonantie en opto-akoestische beeldvorming, Laser- en fotonicarecensies (2023). DOI:10.1002/lpor.202300137

Aangeboden door Skolkovo Instituut voor Wetenschap en Technologie