通过创新的弹性造影剂 更灵敏的MRI诊断

来自Leibniz-ForschungsinstitutfürMolekularePharmakologie(FMP)的研究人员发现了一种在磁共振成像(MRI)中获得高质量图像的新方法，与现有方法相比，这需要更少的造影剂。通过使用能够以自我调节的方式吸收溶解的氙的“弹性”蛋白质结构使其成为可能：这种惰性气体的量越大，图像质量越高，而无需调整对比度适用中等。

如今，磁共振成像(MRI)是诊断疾病和监测治疗过程不可或缺的方法。它可以在不使用任何有害辐射的情况下创建人体的截面图像。通常，组织中的水分子暴露于强磁场。然而，MRI非常不敏感并且需要高浓度的分子以吸收可用信号。造影剂通常用于改善诊断，以便更清楚地检测诸如肿瘤的特定变化。

然而，即使使用这些造影剂，MRI的灵敏度也不会显着增加，并且在成像期间不能检测到细胞生物学中已知的许多标记物。除此之外，含有元素钆的某些造影剂的安全性目前是越来越多的讨论主题。FMP研究员Leif Schroeder博士说：“我们需要新的，改进的方法，尽可能少的造影剂影响尽可能多的信号传递物质，通常是水。” 他和他的团队现在取得了重大突破。

研究人员一直致力于开发基于氙气的对比介质，这是一种无害的惰性气体。该小组采用强大的激光工艺，其中氙被人工磁化，然后 - 即使是少量 - 产生可测量的信号。为了检测特定的细胞疾病标志物，氙必须在短时间内与它们结合。与人类前沿科学计划(HFSP)资助的加利福尼亚理工学院(Caltech)科学家合作，Leif Schroeder博士及其团队现在研究了一种可逆地结合氙气的新型造影剂。这些是由某些细菌产生的中空蛋白质结构，以调节它们在水中漂浮的深度，类似于鱼中的小型化游泳膀胱，但是在纳米尺度上。由加州理工学院合作伙伴Mikhail Shapiro领导的研究小组不久前将这些所谓的“气囊”引入了MR造影剂。但是，目前还不知道他们可以用氙气“充电”。

该研究已发表在ACS Nano上期刊，两个小组现在都描述了这些囊泡如何形成理想的造影剂：它们可以“弹性地”调整它们对被测氙气的影响。“蛋白质结构具有多孔壁结构，氙可以通过该结构流入和流出。与传统造影剂不同，气体囊泡总是吸收环境提供的氙的固定部分，换句话说，如果更多则提供Xe，“LeifSchröder博士报告。这种特性可用于MRI诊断，因为必须使用更多的氙才能获得更好的图像。还需要调节常规造影剂的浓度，以实现所有氙原子的信号变化。另一方面，气体囊泡，

“它们的作用类似于一种外部泵附着的气球。如果气球被流入气囊的氙原子'膨胀'，它的大小不会改变，但压力会增加 - 类似于自行车轮胎管，“Leif Schroeder博士解释道。因为氙气比传统的造影剂更多地进入囊泡，因此氙原子在再次离开囊泡并显示出变化的信号后可以更好地读出。这样，图像对比度比背景噪声高许多倍，同时图像质量显着提高。因此，这些造影剂也可用于鉴定以相对低浓度发生的疾病标志物。

在合作的进一步过程中，两组打算在初始动物研究中测试这些造影剂。为了在活体组织中使用这些非常敏感的造影剂，新发现的行为将是决定性的优势。Leif Schroeder博士和他的团队能够制作出第一张MRI图像，其颗粒浓度比目前使用的造影剂低一百万倍。