Kisel mesoporösa partiklar, aka Simps, ca 1, 000 nanometer över innehåller tusentals mycket mindre partiklar av järnoxid. SiMPs kan manipuleras med magneter och samlas på platsen för tumörer, där de kan värmas upp för att döda maligna tumörer eller utlösa frisättning av läkemedel. Partiklarna skapades av ett internationellt team ledd av forskare vid Rice University och The Methodist Hospital Research Institute i Houston. Kredit:The Wilson Group
(Phys.org) – Submikroskopiska partiklar som innehåller ännu mindre partiklar av järnoxid kan göra magnetisk resonanstomografi (MRT) till ett mycket kraftfullare verktyg för att upptäcka och bekämpa sjukdomar.
Forskare vid Rice University och The Methodist Hospital Research Institute (TMHRI) ledde ett internationellt team av forskare i att skapa kompositpartiklar som kan injiceras i patienter och styrs av magnetfält. Väl på plats, partiklarna kan värmas upp för att döda maligna vävnader eller utlösa frisättning av läkemedel på platsen.
"Nanokonstruktionerna" bör helt brytas ned och lämna kroppen inom några dagar, de rapporterade.
Forskningen visas online i tidskriften Avancerade funktionella material .
Teamet ledd av Rice-kemist Lon Wilson och TMHRI-forskaren Paolo Decuzzi letade efter ett sätt att övervinna utmaningarna från järnoxidpartiklar som är bra på vissa saker men inte andra, beroende på deras storlek.
Järnoxidpartiklar har många utmärkta egenskaper:De kan manipuleras med magneter, ger utmärkt kontrast under MRI, skapa värme när den utlöses och bryts ner snabbt. Men de kan inte göra allt på en gång. Teamet behövde ett sätt att frikoppla funktionerna från deras storlekar.
Svaret var att packa tusentals järnoxidpartiklar – med magnetiska kärnor så små som 5 nanometer tvärs över – inuti större partiklar.
Nanokonstruktioner som innehåller järnoxidpartiklar kan göra magnetisk resonanstomografi till ett mycket kraftfullare verktyg för att upptäcka och bekämpa sjukdomar. Kredit:Ayrat Gizzatov
Forskarna gjorde två sådana nanokonstruktioner, inbäddning av järnoxidpartiklar i mesoporösa kiselpartiklar (SiMPs) och diskoida polymera nanokonstruktioner (DPNs). De visste från tidigare forskning att submikronstora SiMPs och DPNs naturligt ackumuleras i tumörens blodkärl.
Järnoxid förbättrar förmågan att placera och hålla partiklarna på plats med magneter, sa huvudförfattaren och Rice-studenten Ayrat Gizzatov. "De lockas av magneten, och som inducerar en annan dipol-dipol magnetisk interaktion mellan partiklarna och ökar deras interpartikelkommunikationsmekanism, " han sa.
Tester visade att järnoxidpartiklar gjorde nanokonstruktionerna 10 gånger bättre än traditionella kontrastmedel med vad som uppgick till betydligt lägre doser av järn än vad som används i nuvarande praxis.
Den nya forskningen visade också att som en allmän princip, Att begränsa MRT-kontrastmedel (som järnoxid) i geometriska strukturer förbättrar deras relaxivitet – egenskapen som gör att medlen visas i MRT-bilder. (Ju kortare avkopplingstid, desto större kontrast i bilden.)
Även om partiklarna är för stora för att rikta in sig på specifika proteiner, Gizzatov sa att det också kan vara möjligt att modifiera dem med element som kommer att öka deras ansamling i tumörer.
