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金奈米星能增強MRI影像訊號

公告類型: 奈米新知
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美國與義大利科學家共同利用DNA-(gadolinium, Gd)奈米星(nanostar),開發出一款新型高效率磁共振造影(MRI)對比劑。與現行臨床用對比劑相比,這種奈米結構可以增強MRI影像訊號達25倍。

MRI不需游離輻射或放射性核種(radionuclides),是一種很適合觀察軟組織結構的方法,其原理是以磁場激發人體中水和脂肪的質子,再測量質子回復基態的速率,不同組織的質子弛緩時間(relaxation time)相異,在最後的影像中會呈現磁共振對比。

Gd(III)常用來縮短質子的弛緩時間,質子的回復可以用弛緩率(relaxivity) r1或對比增強效率來描述,用來界定磁共振影像的亮度對比。最近,Thomas MeadeTeri Odom領導的西北大學及佛羅倫斯大學研究團隊先讓Gd(III)和硫醇修飾的DNA結合形成Gd(III)-DNA,再與金奈米星表面再結合成奈米複合對比劑DNA-Gd@stars

上述對比劑具有極佳的r198 mM-1s-1,比現行的對比劑高25倍。經胰臟癌細胞的體外實驗發現在7 T磁場下,DNA-Gd@stars是有效且具生物相容性(biocompatible)的對比劑,能顯著增強MRI影像訊號。

金奈米星為不規則狀,整體結構中最能增強MRI訊號的是凹陷(concave)區域,Meade表示,第二層的弛緩作用讓r1增加,這可歸功於Gd(III)能協同更多的水分子一起作用。第二層弛緩率明顯的比球狀對比劑(DNA-Gd@spheres)高,顯示外層結合分子的弛緩率會受到奈米微粒形狀的影響,科學家可望就此開發出更好的MRI對比劑。

該研究團隊利用核磁弛豫色散技術(nuclear magnetic relaxation dispersion, NMRD)獲得上述實驗結果。Odom指出,他們發現是金奈米星在含有Gd(III)-DNA的表面曲率有正也有負,因此假設質子弛緩增加是由於Gd(III)-DNA製造出特殊的親水環境,讓第二層的水分子在Gd(III)旁待上10倍長的時間,所以讓成像維持得更久。詳見近期ACS Nano DOI:
10.1021/nn5070953


原始網站:http://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1027
譯者/譯者服務單位:賽逸昕/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/05/15
發布人員: 王芊樺